Un transpondeur sans GPS
Les avions anciens, une partie des appareils militaires et ceux qui traversent des zones où quelqu’un brouille le GPS n’émettent pas leur position, ou émettent n’importe quoi. Leur transpondeur, lui, répond toujours. Les radars au sol demandent sans cesse à chaque avion son identité et son altitude, le transpondeur répond à chaque fois, et cette réponse est entendue par toutes les stations des environs, pas seulement par le radar qui a posé la question.
Cela suffit pour calculer où se trouve l’avion. La méthode s’appelle la multilatération, MLAT en abrégé, et le contrôle aérien l’utilise depuis des décennies : sur les grands aéroports, elle surveille les avions qui circulent entre les bâtiments, là où le radar voit mal, et dans les vallées de montagne elle remplace les radars qui ne voient pas au-delà des crêtes.
D’un écart de temps à une position
Un signal radio voyage à la vitesse de la lumière : environ 300 mètres en un millionième de seconde. Si une réponse atteint la station A trois millionièmes de seconde avant la station B, l’avion est à peu près 900 mètres plus près de A que de B.
À lui seul, cela ne dit pas où il se trouve. Tous les points qui présentent exactement cet écart forment une courbe sur la carte. Une seconde paire de stations donne une seconde courbe, et l’avion est là où elles se croisent. L’altitude, inutile de la calculer : l’avion l’annonce dans sa réponse. Une quatrième station reste le meilleur moyen de repérer une intersection qui ne tient pas.
Le plus dur, ce sont les horloges. Une station sur un balcon n’a pas d’horloge atomique, et les horloges de deux stations distantes de plusieurs kilomètres dérivent sans arrêt l’une par rapport à l’autre. La solution vole au-dessus de nos têtes. Chaque avion qui annonce sa position est un étalon mobile : nous savons où il était et quand chaque station l’a entendu, donc de combien leurs horloges divergent à cet instant. Les avions muets se mesurent ensuite à l’aune des bavards.
Pourquoi le réseau compte plus que les maths
Un millionième de seconde, c’est 300 mètres : les horloges des stations doivent donc s’accorder au millionième de seconde près, sinon l’erreur de temps devient aussitôt une erreur de position. La position des antennes doit, elle aussi, être exacte.
La géométrie compte tout autant. Quand les stations sont alignées, les courbes se croisent sous un angle très fermé, et la moindre erreur déplace l’intersection de plusieurs kilomètres. Des stations tout autour de l’avion donnent une intersection nette. Quand le MLAT ne fonctionne pas quelque part, la raison est donc souvent toute simple : trop peu de récepteurs alentour. Le matin du 1er octobre, 59 des 158 stations participantes n’avaient encore aucun voisin entendant les mêmes avions.
La page du réseau de stations montre donc où les stations actuelles suffiraient, et donne deux sortes de conseils : soit il manque des stations, soit il y en a assez et il en manque une du côté opposé.
Nous avons aussi pensé à la faute de frappe du propriétaire. Une station dont la position d’antenne ne correspond pas à la réalité fausserait chaque intersection à laquelle elle participe. Nous l’écartons du calcul, son propriétaire reçoit un e-mail s’il a un compte chez nous, et la station reste connectée : nous voyons ainsi tout de suite qu’il a corrigé sa position, et nous la réintégrons.
Une ligne nette au milieu du brouillage
La phase pilote a commencé le 7 septembre, le service régulier le 14 septembre. Sur la trace d’un vol, les positions calculées sont dessinées en perles creuses, pour qu’on voie toujours ce que l’avion a annoncé lui-même et ce que nous avons calculé.
Le 13 septembre, un Airbus au-dessus de la Hongrie a annoncé une position qui, en cinq minutes, a sauté de près de quatre cents kilomètres jusqu’en Roumanie, puis en est revenue. Pendant ces mêmes minutes, plus de quatre-vingt-dix positions issues de nos stations traçaient une ligne continue, à une vitesse de croisière ordinaire. Sur la carte, dans un moment pareil, c’est la ligne qui l’emporte. L’avion y met du sien : il signale quand il ne se fie pas à sa propre position, et si nos stations ont à ce moment-là un calcul tout frais, la carte croit les stations.
Nous traitons la vitesse avec la même prudence : juste après la réapparition d’un avion calculé, sa vitesse reste vide un moment. Mieux vaut cela que l’inverse : un Cessna qui vole autour de 150 km/h reviendrait sinon d’une courte coupure dans les données avec la vitesse d’un avion à réaction.
La première station d’une région n’a pas une horloge déréglée. Elle n’a simplement pas encore de voisin.