La réponse courte : en ciel dégagé, les téléphones modernes affichent la vitesse à un demi-mile par heure près. La réponse longue mêle horloges atomiques, décalages Doppler et une astuce de physique des années 1970 qui rend votre téléphone étonnamment bon pour vous dire à quelle vitesse vous bougez. Voici le tableau complet.
Le chiffre auquel vous pouvez vous fier
Pour la conduite, le vélo ou la course quotidiennes avec une vue dégagée du ciel, la vitesse GPS affichée sur un iPhone ou un Android récent est précise à environ ±0,5 mph (environ ±0,8 km/h). C'est nettement mieux que l'erreur de 3 à 5 mph intégrée à chaque compteur de vitesse d'usine, et bien meilleur que ce qu'imagine la plupart des gens en entendant "GPS sur un téléphone".
La précision vient de deux mesures indépendantes que le téléphone combine. La plupart des explications du GPS ne décrivent que la première, ce qui fait croire à beaucoup que la vitesse GPS est bien plus approximative qu'elle ne l'est en réalité.
Méthode 1 : la position dans le temps
La façon naïve de calculer la vitesse à partir du GPS est d'enregistrer deux positions à une seconde d'écart, de calculer la distance entre elles avec la formule haversine (la bonne formule pour les distances sur une sphère), et de diviser par le temps écoulé. Distance sur temps égale vitesse.
Ça marche, mais c'est bruité. Chaque lecture de position a sa propre erreur de quelques mètres. Quand le téléphone prend la différence de deux lectures de ce type, il amplifie cette erreur. Une gigue de 3 mètres sur deux lectures consécutives, à une seconde d'écart, produit une vitesse fantôme d'environ 6,7 mph qui n'a rien à voir avec la vitesse à laquelle vous bougez réellement. Les anciennes applications GPS qui ne se basaient que sur cette méthode étaient connues pour leur nervosité aux basses vitesses.
Méthode 2 : le décalage Doppler
Chaque satellite GPS émet sur une fréquence porteuse connue, 1575,42 MHz pour la bande L1. Quand vous vous rapprochez ou vous éloignez d'un satellite, la fréquence arrive à votre téléphone légèrement comprimée ou étirée, exactement comme la sirène d'une ambulance change de tonalité en passant à côté de vous. La quantité de décalage de fréquence, mesurée par rapport à la vitesse orbitale connue du satellite, donne à votre téléphone la composante radiale de votre mouvement par rapport à ce satellite.
Avec les décalages mesurés depuis quatre satellites ou plus simultanément, votre téléphone peut résoudre directement votre vecteur vitesse en trois dimensions. Élément essentiel, ce calcul ne dépend pas de la précision de la position du téléphone. Il dépend de la fréquence, que le téléphone mesure avec une précision bien meilleure que la position. La vitesse dérivée du Doppler est en général précise à 0,1 m/s, environ 0,2 mph.
Les puces GPS modernes calculent les deux chiffres et rapportent celui qui est le plus fiable. À vitesse autoroutière stable, les deux méthodes s'accordent étroitement. À l'arrêt, la méthode par position n'est essentiellement que du bruit, mais la méthode Doppler indique correctement zéro.
Ce qui dégrade la précision
Le chiffre de ±0,5 mph suppose des conditions idéales. La précision en conditions réelles dépend de cinq facteurs, par ordre d'impact à peu près décroissant :
- Visibilité du ciel. Le téléphone a besoin d'une ligne de vue directe vers au moins quatre satellites pour faire un point, et sept ou plus pour une solution de vitesse robuste. À l'intérieur, la précision chute fortement ou échoue complètement.
- Réflexion multitrajet. Dans une ville avec de grands immeubles, les signaux satellites rebondissent sur le verre et le métal avant de vous atteindre. Les signaux réfléchis ont parcouru un chemin plus long, donc le téléphone calcule une distance plus longue et votre position apparente dérive. C'est le problème classique du "canyon urbain".
- Délai atmosphérique. Les signaux voyagent plus lentement dans l'ionosphère et la troposphère que dans le vide. Le téléphone applique un modèle pour compenser, mais les jours de tempête solaire, le modèle peut être à un ou deux mètres près.
- Nombre de satellites. Les téléphones modernes écoutent GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou et QZSS, et accrochent souvent 10 à 20 satellites à la fois. La précision s'améliore avec plus de satellites parce que la géométrie de la solution devient meilleure.
- Démarrage à froid vs accroche à chaud. Quand votre téléphone a été éteint longtemps ou rangé dans un environnement de type cage de Faraday, la première lecture GPS après réveil peut prendre 30 à 90 secondes pour converger. Une fois que la puce a une accroche à chaud, les lectures suivantes se mettent à jour plusieurs fois par seconde.
Ce que "précision" veut dire dans l'API
Quand une page web ou une application appelle l'API
Geolocation du navigateur, chaque lecture de position
arrive avec une valeur d'accuracy en mètres.
C'est la demi-largeur d'un cercle de confiance à 68 pour
cent. Une précision de 5 mètres signifie que votre position
réelle est presque certainement à moins de 5 mètres de la
lecture ; une précision de 50 mètres signifie que votre
position est à peu près connue mais pas précise.
GPS Speedometer traite toute précision inférieure à 25 mètres comme "GPS Prêt" et affiche un indicateur d'état vert. Au-dessus de 25 mètres, il affiche "Acquisition" et attend une accroche plus serrée. En pratique, vous atteignez le vert en 5 à 30 secondes après être sorti.
Téléphones vs récepteurs GPS dédiés
Une unité GPS automobile dédiée, un récepteur de qualité topographique ou un boîtier de télémétrie de course coûte plusieurs fois le prix d'un téléphone et n'est souvent que marginalement plus précis sur la vitesse. La plus petite antenne du téléphone est compensée par un traitement de signal agressif dans la puce et par l'accès au système multi-constellation. Pour un utilisateur lambda qui vérifie le compteur de sa voiture ou enregistre une sortie vélo, l'écart entre un téléphone et un boîtier GPS dédié est négligeable.
Là où les récepteurs dédiés gagnent, c'est sur la précision topographique (centimètres, pas mètres), sur le fonctionnement continu sous une couverture forestière dense, et sur la bande passante brute (enregistrement à 100 Hz ou plus pour le drag racing). La vérification de vitesse occasionnelle n'a besoin d'aucun de ces points.
Comparaison GPS du téléphone vs votre voiture
Un compteur de vitesse d'usine lit 2 à 5 mph de trop par conception. La vitesse GPS d'un téléphone est juste à 0,5 mph près. Donc quand les deux ne sont pas d'accord, le GPS est l'honnête. On a couvert ça en détail dans pourquoi le compteur de votre voiture diffère du GPS.
Comparaison GPS du téléphone vs un mètre ruban
Pour un test amusant à la maison : roulez à 30 mph stable pendant exactement une minute. Notez votre relevé d'odomètre au début et à la fin. La distance attendue est de 0,5 mile. Si l'odomètre de votre voiture est calibré honnêtement, la distance dérivée du GPS depuis une application d'enregistrement collera à quelques pour cent près. Les voitures plus anciennes avec des pneus usés ou non d'origine peuvent montrer plusieurs pour cent d'erreur. Les voitures modernes s'accordent en général à moins de 1 pour cent.
Quand le GPS du téléphone se trompe
Il y a de vrais modes de panne à connaître :
- Sorties de tunnel. La puce GPS du téléphone met en cache la dernière vitesse connue. Quand vous sortez d'un tunnel, la vitesse en cache est affichée pendant une seconde ou deux avant l'arrivée du nouveau point. Si vous avez freiné fort dans le tunnel, la vitesse affichée est trop élevée jusqu'à ce que le nouveau point se stabilise.
- Trajets en train. À l'intérieur d'une voiture métallique avec des vitres qui réfléchissent le signal, le téléphone peut afficher votre vitesse comme bien inférieure à la vitesse réelle du train. C'est pareil dans les ascenseurs et les parkings au toit métallique.
- Arrêts brusques après une longue descente. Le décalage Doppler suppose un modèle de mouvement continu. Des changements de vitesse très brusques peuvent produire un bref dépassement dans un sens ou dans l'autre avant que la puce ne se stabilise.
- Appareils plus anciens. Un téléphone de plus de 5 ans peut avoir une puce GPS plus ancienne qui ne gère pas le multi-constellation ni un Doppler précis. Ces téléphones sont nettement moins bons aux basses vitesses.
La conclusion pratique
Pour tous les cas du quotidien (conduite, vélo, course, randonnée, bateau avec visibilité du ciel), un téléphone moderne sous GPS est assez précis pour qu'on lui fasse confiance. Il vous donnera votre vitesse réelle à un demi-mile par heure près, en temps réel, sans calibrage. Le compteur web sur gpsspeedometer.io utilise exactement la valeur que le navigateur lui transmet depuis la pile GPS de l'OS, légèrement lissée pour qu'elle ne clignote pas.
Pour la plongée technique sur la façon dont le navigateur expose la vitesse GPS à la page, voyez comment un navigateur mesure votre vitesse. Pour vérifier le compteur de votre voiture face au GPS, voyez notre guide pour tester la précision du compteur de vitesse.