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Le GPS de l’iPhone : quelques précisions

A la suite de mon article du 8 novembre 2009 sur la précision du couple iNavX/iPhone, j’ai tenté d’approfondir le sujet, et je vous livre le fruit de mes investigations. Attention ça risque d’être long !

Le chipset GPS intégré dans l’iPhone est un système A-GPS spécialement conçu pour les téléphones mobiles. Cela nécessite quelques explications et un peu de technique.

Le système A-GPS :

Un système A-GPS, ou AGPS ou Assisted GPS, utilise les récepteurs GPS d’un opérateur pour aider un terminal mobile à connaître quels signaux GPS il doit suivre. Grâce à cette assistance, la recherche de signal effectuée par le terminal est grandement réduite. La durée nécessaire pour la première connexion ou TTFF (Time To First Fix) passe de plusieurs minutes à seulement quelques secondes. De plus, contrairement aux récepteurs GPS traditionnels, le récepteur A-GPS intégré dans le terminal est en mesure de détecter et démoduler des signaux de très faible magnitude.
Deux étapes sont nécessaires pour récupérer la position :
– lors de sa mise en route, le téléphone mobile envoie une requête via le réseau IP au serveur A-GPS pour connaître quels signaux GPS il doit suivre
– il se met alors en liaison avec les satellites indiqués par le serveur pour connaître sa position. Dès lors, le téléphone fonctionne de manière autonome.
Si le téléphone perd tout signal GPS, il demande alors l’assistance du serveur A-GPS pour l’aider.
Si, par contre, aucune liaison réseau n’est active (GPRS ou 3G), le GPS fait l’acquisition des satellites de manière autonome, mais y met beaucoup plus de temps.

Un exemple de système A-GPS intégré est celui de l’iPhone 3G, qui utilise un chipset Infineon “Hammerhead II” pour la navigation.

iPhone GPS

Carte-mère de l'iPhone 3GS

Les chipset A-GPS destinés aux “smartphones” :

bcm4750Le PMB2525 “Hammerhead II”, développé par Infineon et Global Locate, a été lancé en Janvier 2007 et équipe les iPhone 3G. Il occupe une place < 50mm² et possède une sensibilité de 160 dBm
En juin 2007 Broadcom rachète Global Locate, et développe le chipset BCM4750, d’une surface de 35mm² et une sensibilité de 162 dBm, présenté en juillet 2008, équipe les récents GPS TomTom.
De son côté, Infineon associé à Epson renchérit avec son nouveau chipset PMB2540 “XPOSYS” en février 2009, six mois avant le lancement de l’iPhone 3GS. Il a surpassé son prédécesseur avec une place occupée < 26mm² et une sensibilité de 165dBm.

xposys

On ne sait toujours pas si ce dernier a remplacé le Hammerhead II sur les iPhone 3GS, Apple restant muet sur ce point, mais c’est très probable quand on compare les tailles respectives des modules GPS sur les cartes-mères des deux appareils et la nette amélioration de la position GPS par rapport au modèle précédent. Ce qui est en revanche certain, c’est la présence du module combo WiFi/Bluetooth BCM4325 de Broadcom sur le 3GS.

diagramme 3gs

Diagramme carte-mère iPhone 3GS (source phoneWreck)

Il faut savoir que dans un échange de mail avec un blogueur en juillet 2008, Bob Borchers, directeur senior du marketing mondial pour les produits iPhone, avait indiqué que le chipset de l’iPone 3G était faible et que l’antenne était petite. Il avait d’ailleurs précisé que le cercle de métal apparent autour de l’objectif de l’appareil photo était une partie de l’antenne GPS. A l’époque, Apple ne considérait pas le GPS de l’iPhone comme permettant de fournir une solution de navigation par étapes (turn to turn).

Le traitement logiciel de l’iPhone :

L’iPhone utilise un mix de deux mécanismes de localisation : l’un basé sur la géolocalisation fournie par les antennes cellulaires, et l’autre basé sur le chipset A-GPS intégré.

blue-dot cellulaire

Ainsi quand les services de localisation sont activés la première fois, l’iPhone donne la préférence à la localisation fournie par la plus proche antenne cellulaire mais avec une précision pouvant atteindre un kilomètre ou plus car on peut se trouver n’importe où dans le rayon de cette antenne. Cette localisation est représentée par un bouton bleu (blue-dot) cerclé d’une zone bleutée d’étendue variable selon la précision calculée.

Dès que l’iPhone reçoit la position fournie par le GPS, celui-ci prend le pas sur le réseau cellulaire, l’icône de position se transforme alors en un bouton bleu cerclé d’un anneau bleu animé d’un mouvement d’expansion cadencée.

Parfois, même dans un espace dégagé de tout obstacle, l’iPhone refuse de basculer en mode GPS et on peut attendre un bon moment avant d’obtenir la précision souhaitée. La chose à faire dans ce cas semble de redémarrer les services de localisation dans les réglages de l’iPhone puis de relancer l’application. Cependant, Apple semble utiliser quelque code magique non documenté dans l’application Plans (Google Maps) qui permet de toujours y obtenir rapidement une position précise (GPS). Une méthode consiste à rechercher d’abord la position dans Plans (icône en bas à gauche) et ensuite lancer l’application qu’on souhaite utiliser (iNavX, par exemple). Cela fonctionne de façon surprenante !

Conclusion provisoire :

Il y a donc fort à parier qu’avec des chipsets présentant de telles performances théoriques sur les documentations des fabricants, les problèmes d’imprécisions et/ou de décrochages temporaires que j’ai constatés soient liés, non pas à l’intégration matérielle, mais au traitement logiciel conçu par Apple. Principalement le traitement de la sélection du mode de positionnement cellulaire/GPS.

Avec l’iPhone 3GS, la précision de la position issue du GPS est excellente, moins de 5 mètres, constatée avec le logiciel Plans sur un long trajet autoroutier. Mais dès qu’on se trouve en ville, ou les signaux cellulaires sont prépondérants, la précision se dégrade parfois en basculant sur le mode de géolocalisation cellulaire. En navigation maritime côtière, le même phénomène doit probablement se produire lorsque l’iPhone passe à portée d’un réseau cellulaire puissant.

Malheureusement, aucun élément irréfutable ne me permet à ce jour d’étayer cette déduction. Peut-être constaterons-nous une amélioration lors d’une future mise à jour du firmware de l’iPhone, qui sait ?

[Mise à jour du 24 Août 2010]

J’ai pu constater en mer que la réception du GPS était nettement améliorée depuis la mise à jour iOS 4. Plus de pertes de signal inopinées, même à proximité des côtes où la localisation cellulaire peut être activée. Mon hypothèse était donc fondée, Apple a apporté une amélioration certaine du traitement logiciel des services de localisation.

[Mise à jour du 20 Août 2011]

Voir le récent billet : Le GPS de l’iPhone : une précision redoutable !

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Auteur : Francis

Depuis 2009 formateur conseil indépendant en informatique pour la navigation de plaisance. Traducteur de plusieurs applications de navigation sous iOS et MacOS. Professionnel de la navigation de plaisance pendant plus de 25 ans, je dispense de la formation aux applications ainsi que du conseil et de l'assistance pour l'intégration des appareils mobiles (tablettes, smartphones) à bord des bateaux de plaisance.

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