Les sources d'erreurs
Le GPS s'est perfectionné ces dernières années, mais il reste quelques imprécisions, nottament au niveau du temps et de l'espace. Ces dernières peuvent être causées soit par la nature, ce qui fait qu'elles ne pourront pas être totalement corrigées, mais qu'il y aura juste quelques adaptations pour minimiser ces imprécisions, ou par l'environnement que l'Homme a construit.
On présente ici les principales causes d'imprécision :
Problèmes liés à la réfraction dans l'ionosphère
L'ionosphère est l'atmosphère supérieure de la Terre. Elle se caractérise par une ionisation des gaz présents qui fait qu'elle a un état de conductivité électrique. L'onde principale du signal GPS doit traverser cette partie sur son trajet. Le fait que cette dernière ne soit pas neutre, au niveau de sa charge électrique, engendre une perturbation de la vitesse de l'onde électromagnétique qui se propage.
L'amplitude de cette imprécision est liée à la longueur d'onde et à la densité de particules chargées dans le milieu traversé. Cette densité est évidemment et malheureusement inconnue et variable dans le temps et dans l'espace. Le temps mis par l'onde GPS est modifié d'une durée inconnue, nommée délai ionosphérique. L'évaluation de la distance entre le satellite et la station sera faussée, la précision est donc diminuée par ce premier phénomène.
Dans le cas d'une ionosphère très agitée, lors d'une tempête solaire par exemple, l'évaluation du délai ionosphérique ne sera qu'approximative et la mesure de la position imprécise. Cette traversée de la ionosphère est donc une zone qui est surveillée de près par les scientifiques et ingénieurs. C'est une des principales causes d'imprécision et de sources d'erreurs.
Problèmes liés à la réfraction dans la troposphère
Le temps de propagation de l'onde GPS est, de la même façon que dans l'ionosphère, affecté par la teneur en vapeur d'eau de la couche basse de l'atmosphère : la troposphère. Cette dernière a une altitude variable en fonction de la latitude et de la saison : elle peut varier en 15 et 30 km d'altitude.
Il est important de connaître la teneur en vapeur d'eau avec précision tout le long du trajet de l'onde.
En pratique, cela se révèle très difficile, et presque impossible. En effet, le retard causé est plus compliqué qu'un simple rapport de proportionnalité avec le pourcentage de vapeur d'eau. Ce problème est d'autant plus important que les conditions météorologiques et les épaisseurs troposphériques diffèrent entre deux stations (à cause de la différence de lieu ce qui fait que les phénomènes méteorologiques et la latitude changent entre les deux). Cette erreur de position se retrouvera plus particulièrement sur la composante verticale.
Ci-contre, le schéma représente l'altitude de la troposphère et de la ionosphère par rapport à la Terre
Le Multitrajet
Ce phénomène est un des plus difficile à anticiper : en effet tout objet réflecteur placé dans le voisinage de l'antenne de la station GPS peut renvoyer et donc fausser une partie du signal provenant du satellite sur cette antenne.
Prenons un exemple simple pour comprendre : un miroir. Ce miroir crée une image quand on se regarde dedans, c'est donc une image virtuelle. De la même façon, l'objet réfléchissant l'onde ne crée qu'une image virtuelle de cette dernière. L'antenne de la station GPS risque donc de mesurer cette réflection et fausser "grandement" les résultats.
De plus, il faut prendre en compte que le satellite est en orbite donc en mouvement, provoquant un changement de l'angle d'incidence et donc l'image virtuelle se déplace de même d'où la mobilité de celle-ci.