Tout d’abord, le signal de l’heure est envoyé depuis un satellite GPS à un point donné. Par la suite, la différence de temps entre l’heure GPS et le point d’horloge auquel le signal GPS reçoit le signal horaire sera calculée pour générer la distance entre le récepteur et le satellite. Le même processus sera effectué avec trois autres satellites disponibles. Il est possible de calculer la position du récepteur GPS à partir de la distance entre le récepteur GPS et trois satellites. Cependant, la position générée par cette méthode n’est pas précise, car il existe une erreur de distance calculée entre les satellites et un récepteur GPS, qui résulte d’une erreur de temps sur l’horloge incorporée dans un récepteur GPS. Pour un satellite, une horloge atomique est incorporée pour générer des informations temporelles sur place, mais le temps généré par les horloges incorporées dans les récepteurs GPS n’est pas aussi précis que le temps généré par les horloges atomiques sur les satellites. Ici, le quatrième satellite vient jouer son rôle: la distance entre le quatrième satellite et le récepteur peut être utilisée pour calculer la position par rapport aux données de position générées par la distance entre trois satellites et le récepteur, réduisant ainsi la marge d’erreur dans précision de la position.
Les satellites GPS diffusent des faisceaux dans deux fréquences porteuses. Les faisceaux pouvant être accessibles au grand public sont codés en code C / A (Coarse / Acquisition), et les faisceaux qui ne peuvent être utilisés que par la force militaire américaine sont codés en code P (Precise). Le code C / A se compose des codes d’identification de chaque satellite et est diffusé avec les messages de navigation. Les données de l’orbite de chaque satellite s’appellent les éphémérides *, et les données d’orbite de tous les satellites sont appelées almanach **. Les messages de navigation sont diffusés à un débit de 50 bits par seconde. En utilisant cette collection de données, le récepteur GPS calcule la distance entre les satellites et le récepteur afin de générer des données de position.
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