Comment le GPS calcule-t-il réellement la position d'un appareil ?

Le GPS fonctionne par trilatération. Chaque satellite diffuse sa position précise et l'instant exact d'émission de son signal. Le récepteur compare l'heure d'émission et l'heure de réception pour calculer la distance à chaque satellite, et dès qu'il dispose de mesures provenant d'au moins quatre satellites, il en déduit sa propre position ainsi qu'une correction de temps. Comme les ondes radio voyagent à la vitesse de la lumière, la moindre erreur de synchronisation se traduit par une erreur de distance considérable, c'est pourquoi les satellites embarquent des horloges atomiques précises à la nanoseconde près.

Un système fondé sur des caméras exigerait une bande passante énorme et deviendrait inopérant sous les nuages ou la nuit. Une approche par écho radar nécessiterait de scruter activement chaque appareil, ce qui serait impraticable à une telle distance pour des milliards d'appareils simultanément.

La relativité entre ici en jeu : les horloges des satellites avancent plus vite à cause de la gravité plus faible en altitude, mais ralentissent à cause de leur vitesse orbitale. Les ingénieurs corrigent ces deux effets, sans quoi les positions GPS dériveraient de plusieurs kilomètres en une seule journée.