Comment fonctionne un GPS dans un smartphone ?

Un GPS de smartphone ne reçoit pas une carte indiquant directement où se trouve l’utilisateur. Il capte des signaux radio émis par des satellites en orbite autour de la Terre, puis effectue des calculs pour estimer sa position. Le téléphone combine souvent cette information avec celle des réseaux Wi-Fi, des antennes de téléphonie mobile et de ses propres capteurs. C’est cette association qui permet d’obtenir rapidement une localisation exploitable pour une carte, une application de transport ou un service météorologique.

Des signaux qui servent de repères

Chaque satellite transmet notamment son identité, des informations permettant de connaître sa position orbitale et l’heure précise à laquelle le signal a été envoyé. Le smartphone compare cette heure avec celle de la réception. Comme le signal radio se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière, le temps écoulé permet d’estimer la distance séparant le téléphone du satellite. Un seul satellite ne suffit pas : il indique seulement que l’appareil se trouve quelque part sur une surface autour de lui. En croisant les distances mesurées avec plusieurs satellites, le téléphone réduit progressivement les possibilités. Il faut généralement au moins quatre satellites pour déterminer une position complète tout en corrigeant l’écart entre l’horloge du smartphone et le temps de référence utilisé par le système. Cette méthode repose sur des distances et non sur des angles ; le terme techniquement approprié est la trilatération.

Le rôle du Wi-Fi et des antennes mobiles

Les signaux satellitaires sont plus faciles à recevoir lorsque le téléphone dispose d’une vue dégagée du ciel. Les bâtiments, les parois ou certains obstacles peuvent les bloquer, les affaiblir ou les faire se réfléchir, ce qui perturbe le calcul. Le service de localisation du smartphone peut alors exploiter les réseaux Wi-Fi environnants et les antennes de téléphonie mobile. En reconnaissant une borne Wi-Fi ou une antenne dont la position est connue, il obtient une estimation supplémentaire, parfois moins précise mais très rapide. Les réseaux peuvent aussi fournir au téléphone des données utiles pour trouver plus vite les satellites et interpréter leurs signaux. Cette assistance est souvent désignée par l’expression A-GPS, tandis que la localisation globale du smartphone résulte généralement de la combinaison de plusieurs sources plutôt que du seul récepteur satellitaire.

Une précision variable selon l’environnement

La position calculée n’est pas toujours aussi précise. Dans un espace ouvert, le téléphone peut obtenir une localisation de quelques mètres, mais l’exactitude se dégrade dans les centres urbains, à l’intérieur des bâtiments ou sous une végétation dense. Les réflexions sur les façades et la mauvaise visibilité des satellites peuvent notamment provoquer une erreur. Les smartphones capables de recevoir plusieurs constellations de navigation par satellite, comme le GPS américain, Galileo ou GLONASS, disposent de davantage de signaux potentiels pour effectuer leurs calculs, selon les équipements et les services utilisés. Les accéléromètres et les gyroscopes complètent également le dispositif : ils renseignent sur les mouvements du téléphone et peuvent assurer une estimation temporaire entre deux mises à jour satellitaires. Cette estimation finit toutefois par dériver et ne remplace pas durablement les signaux des satellites. Enfin, une localisation fréquente sollicite le récepteur et le traitement des données, raison pour laquelle les applications adaptent la fréquence des mises à jour afin de limiter la consommation de batterie.