Semi grand axe = km => al;tude ~ km:

Documents pareils
Le signal GPS. Les horloges atomiques à bord des satellites GPS produisent une fréquence fondamentale f o = Mhz

La (les) mesure(s) GPS

Document d Appui n 3.3. : Repérage ou positionnement par Global Positionning System G.P.S (extrait et adapté de CAMELEO 2001)

3 - Description et orbite d'un satellite d'observation

Station météo sans fil avec température, Alerte Gel et horloge radio pilotée Modèle: BAR386

Celestia. 1. Introduction à Celestia (2/7) 1. Introduction à Celestia (1/7) Université du Temps Libre - 08 avril 2008

GEOLOCALISATION ET NAVIGATION A L AIDE DES SIGNAUX GNSS

Un nouveau modèle régional à Ouranos : défis et opportunités

Cours IV Mise en orbite

INFLUENCE DU TERRAIN LORS D UN EFFORT RÉALISÉ À PUISSANCE MAXIMALE AÉROBIE EN CYCLISME

Rayonnements dans l univers

Le Soleil. Structure, données astronomiques, insolation.

La Mesure du Temps. et Temps Solaire Moyen H m.

Sur les vols en formation.

Prospective: Champ de gravité, méthodes spatiales

TD 9 Problème à deux corps

Station Météo Sans Fil avec Température / Hygrométrie, Alerte Gel et Horloge Radio Pilotée Modèle : BAR388HG

Développements actuels dans le positionnement satellites GNSS - RTCM - RTK. Moritz Lauwiner / Dr. Werner Lienhart

Les techniques de multiplexage

Initiation à la Mécanique des Fluides. Mr. Zoubir HAMIDI

LES GEOCUBES RÉSEAU DE CAPTEURS GÉOLOCALISÉS

Savoir lire une carte, se situer et s orienter en randonnée

POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Audioprothésiste / stage i-prépa intensif -

MANUEL UTILISATEUR DU RECEPTEUR HAICOM HI-303MMF

T101, serveur de temps haute précision

CULTe Le samedi 9 février2008 à 15h. Conf 1 : WIFI, les bases

CYLINDRE ET BÉQUILLE ÉLECTRONIQUES À BADGE Aperio E100 & C100

Présenta)on DesignBuilder

GÉODÉSIE, COORDONNÉES ET GPS

AFFAIBLISSEMENT DÛ AUX NUAGES ET AU BROUILLARD

Avec la mise en service progressive du système. Le développement du positionnement par satellites COMMENT INTERNET ET LES TIC CHANGENT LA VIE

SYSTÈME DE SURVEILLANCE DE LA TEMPÉRATURE

Vis à billes de précision à filets rectifiés

- MANIP 2 - APPLICATION À LA MESURE DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE

DOCUMENTATION KAPTravel Module de gestion des appels de disponibilité

Cartes de l étendue des eaux libres liés aux inondations Guide des produits

Chapitre 2 Caractéristiques des ondes

Services internationaux en géodésie spatiale

Jeunes en Apprentissage pour la réalisation de Nanosatellites au sein des Universités et des écoles de l enseignement Supérieur

SYSTEME DE PALPAGE A TRANSMISSION RADIO ETUDE DU RECEPTEUR (MI16) DOSSIER DE PRESENTATION. Contenu du dossier :

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

Les correcteurs accorderont une importance particulière à la rigueur des raisonnements et aux représentations graphiques demandées.

Surveillance de Température sans fil

FORD C-MAX + FORD GRAND C-MAX CMAX_Main_Cover_2013_V3.indd /08/ :12

QUELQUES ACTIVITES RELATIVES A LA PARTIE A Propagation d une onde ; onde progressive. Comment installer le format de compression divx?

DIPLÔME INTERUNIVERSITAIRE D ECHOGRAPHIE. Examen du Tronc Commun sous forme de QCM. Janvier h à 16 h

Champ électromagnétique?

Les Réseaux sans fils : IEEE F. Nolot

Positionnement précis GNSS 4-7 juin 2013, Toulouse

Les moyens d observations en astronomie & astrophysique

Présentation Level5. Editeur de Logiciels. «If it s not monitored, it s not in production» Theo Schlossnagle #velocityconf

Comprendre l Univers grâce aux messages de la lumière

ParK24. Solu%on innovante pour un sta%onnement intelligent

MonitEM Système de monitoring continue

Caractéristiques des ondes

Activité 1 : Rayonnements et absorption par l'atmosphère - Correction

Sébastien ROCHE le. Méthodes de poursuite de phase pour signaux GNSS multifréquence en environnement dégradé

Monitoring continu et gestion optimale des performances énergétiques des bâtiments

Projet SENTINELLE Appel àprojets «CO 2»Déc. 2007

Ondes gravitationnelles de basses fréquences et relativité

Oscillations libres des systèmes à deux degrés de liberté

Carte des Vents de l Algérie - Résultats Préliminaires -

LISACode. Un simulateur opérationnel pour LISA. Antoine PETITEAU LISAFrance - le 16 mai 2006

LA LOGISTIQUE LES BONNES QUESTIONS À SE POSER

CARACTERISTIQUES: Le Poste de Température

Les mesures à l'inclinomètre

Le second nuage : questions autour de la lumière

MODE D EMPLOI. Station météo avec senseur extérieur sans fil WS-1100

Evolution de l infrastructure transport

Chapitre 6 La lumière des étoiles Physique

L'objectif du sujet proposé est, après un état des lieux des technologies disponibles, de faire un panorama des usages courants/potentiels en

Slim Multi-days Weather Station Model: WMH800

La Fibre Optique J BLANC

ARDUINO DOSSIER RESSOURCE POUR LA CLASSE

Mini_guide_Isis.pdf le 23/09/2001 Page 1/14

Principes généraux de la modélisation de la dispersion atmosphérique

Mesures de PAR. Densité de flux de photons utiles pour la photosynthèse

INTRODUCTION AU GPS. Claude Maury. Ah! si j avais eu un GPS. Egypte Désert blanc Introduction au GPS - Claude Maury

Recherche De Coalescences Binaires Étalonnage Du Détecteur

La fonte des glaces fait-elle monter le niveau de la mer?

The low-cost GNSS GEOMON system for monitoring landslide displacements

La gestion opérationnelle de la météosensibilité. La prévision météorologique et hydrologique au cœur de l Économie et de la Société

Mémento. pour partir en montagne l été en. sécurité.

RETRAM A network of passive radars to detect and track local meteors - first results

Chapitre 6 : les groupements d'étoiles et l'espace interstellaire

Nb. De pages : 24 MANGO. Manuel d'utilisation. Version 1.2. décembre 2010

Notice : THERMOMETRE SANS FIL

Les objets très lointains

Monitoring et suivi du comportement des chaussées

ID 15 l alternative intelligente au système de code à barres. Le système d identification ID 15 de Rexroth

Expérience 3 Formats de signalisation binaire

Les stations météo Vantage Pro2.

TSTI 2D CH X : Exemples de lois à densité 1

I - Quelques propriétés des étoiles à neutrons

Modélisation et simulation du trafic. Christine BUISSON (LICIT) Journée Simulation dynamique du trafic routier ENPC, 9 Mars 2005

TS Physique Satellite à la recherche de sa planète Exercice résolu

Chapitre 1 Cinématique du point matériel

Mesures et incertitudes

Chapitre 4 - Spectroscopie rotationnelle

Transcription:

Les orbites Un satellite GPS GPS Semi grand axe = 26 400 km => al;tude ~20 000 km: Fric;on quasi nulle Rôle négligeables des courtes longueur d onde du champ de gravité terrestre Mais rôle important de la pression de radia;on solaire (photons) Caractéris;ques: Période = 12 heures sidérales 6 plans orbitaux Inclinaison = 55.5 degrés 4-6 satellites par plan orbital Excentricité de l orbite < 0.02 => orbites quasi- circulaires La constella;on GPS (dans un repère iner;el )

Les orbites GPS Constellation complète = 24 satellites, depuis 1994 Actuellement 30 satellites, lancements réguliers. Satellites GPS visibles jusqu à 6 heures d affilée chacun 6-12 satellites toujours visibles simultanément, fonction de: La géométrie de la constellation La position de l utilisateur Obstructions: arbres, «canyons urbains», etc.

Les orbites GPS Radiodiffusées: Incluses dans le signal GPS sous la forme de paramètres képlériens et de coefficients de correc;on pour les forces non- centrales Précision ~10 m Précises: Calculées a posteriori a par;r des posi;ons (connues) d un réseau de plus de 350 sites GPS à la surface de la Terre = le réseau IGS Traitement des données complexe, implique plusieurs centres interna;onaux de calcul Précision 2-3 cm

Que font les satellites GPS? Main;ennent une fréquence fondamentale fo = 10.23 Mhz grâce a 2 ou 4 horloges atomiques (Ce/Rb): - Stabilité = 10-13 (Rb) to 10-14 (Ce), ~1 ns/ jour - Horloges synchronisées entre satellites Forment et émefent deux signaux sinusoïdaux à par;r de cefe fréquence: L1 (fo x 154) = 1.57542 GHz, longueur d onde 19.0 cm L2 (fo x 120) = 1.22760 GHz, longueur d onde 24.4 cm = fréquences GPS porteuses Chaque satellite est associé à un code = série binaire (0 ou 1) = code pseudo aléatoire = PRN Codes transmis en modula;on de phase sur la porteuse.

~20 cm Que font les récepteurs GPS? Main;ennent une (mauvaise) horloge. Pour chaque satellite, lisent le code PRN reçu: Mesurent le temps de propaga;on de ce code jusqu au récepteur Distance = temps de propaga;on x vitesse de la lumière Facile, peu couteux, temps réel Aussi précis que la mesure de t r - t r soit ~1-10 m Enregistrent la phase de la porteuse: Si on pouvait compter le nombre total de cycles de porteuse n écoulés du satellite au récepteur alors distance = n x longueur d onde de la porteuse Difficile, nécessite un post- traitement des mesures de phase Aussi précis que la mesure de phase, soit ~1 mm t e t e t r CODE DATA = (t r - t e ) x c (meters) CARRIER DATA = λ x n (cycles)

Mesures de codes Chaque satellite transmet deux codes binaires: «Coarse acquisi;on» = code C/A code (civil) «Precise» = code code (militaire, crypté) Les récepteurs produisent une réplique interne de chaque code: Décalent progressivement la réplique interne jusqu à trouver la corréla;on maximale avec le signal reçu Précision de la corréla;on inversement propor;onnel au débit binaire: C/A code = 3 m P code = 0.3 m Distance mesurées par corréla;on des mesures de code: peu précises (mais absolues) Principle of code measurement in a GPS receiver

Mesures de phase La mesure de phase peut être conver;e en distance en la mul;pliant par la longueur d onde de la porteuse: un autre moyen de mesurer la distance satellite- récepteur. Récepteurs modernes capables de mesurer la phase avec une précision de 0.005 cycle = 0.005 x 20 cm = 0.2 mm Mesures de phases sont très précises mais ambigües: le récepteur commence a suivre la porteuse a to, compte le nombre de cycles Δj (t) depuis to, mais le nombre ini;al de cycles N à to est inconnu = ambigüité de phase. N reste constant tant que le récepteur ne perd pas le satellite S(to) N S(t1) Δj1 N Terre N r(t2) S(t2) Δj2

Au final, les observables GPS 5 observables possibles: 2 mesures de phase ϕ 1 and ϕ 2 : sur L1 et L2, en cycles Précision < 1 mm 3 mesures de pseudodistances: C/A, P1, P2: mesures de pseudo- distances, en mètres Précision = 3 m with C/A code, 0.3 m with P code (plus Doppler = dϕ/dt) 02 11 30 0 0 30.0000000 0 8G14G 7G31G20G28G 1G25G11-7096034.24049-5509904.97345 23971309.103 23971309.038 23971310.842-12570276.74149-9768618.40046 23379169.469 23379168.448 23379172.496-4157689.84249-3201324.38045 24195891.298 24195890.733 24195894.168-25480193.34249-19826614.77248 20670858.774 20670857.983 20670861.191-5589280.20049-4319738.39345 24553697.713 24553697.259 24553700.349-10252537.24449-7918950.15946 23060092.127 23060091.841 23060095.687-4143445.15949-2509987.53445 24581180.488 24581179.713 24581183.992-29659606.34049-23089397.33548 20312382.965 20312382.530 20312384.719 Données stockées en format propriétaire, peuvent être traduites en format binaire d échange = RINEX Block de données RINEX

Réfrac;on dans l atmosphère Problème: le signal électromagné;que est réfracté lors de sa propaga;on dans l atmosphère Courbure: négligeable Ralen;ssement Ralen;ssement: Troposphère: fonc;on de P, T, H quelques mètres Ionosphère: fonc;on de la densité électronique jusqu à plusieurs dizaines de mètres Un modèle (plus) complet est donc: R r s = ρ r s + cδt + I r s + T r s + T = délai troposphérique I = délai ionosphérique + = autres sources d erreur

Modèles des observa;ons GPS Code (mètres): R i k (t) = ρ i k (t) + c(h k (t) h i (t)) + I i k (t) + T i k (t) + MP i k (t) + ε Phase (cycles): Φ i k (t) = ρ i k (t) f c + h i (t) h k (t) ( ) f + I i k (t) + T i k (t) + MP i k (t) N i k + ε R = pseudorange measurement Φ = carrier phase measurement r = satellite- receiver geometric distance c = speed of light f = carrier frequency h k = satellite clock bias, h i = receiver clock bias I = ionospheric propaga;on error T = tropospheric propaga;on error MP = mul;path N = phase ambiguity e = other small errors, including receiver noise (ranges in meters, ;me in seconds, phase in cycles) Avec: ρ i k = (X k X i ) 2 + (Y k Y i ) 2 + (Z k Z i ) 2 X k,y k,z k = coordonnées du satellite X i, Z i, Z i = coordonnées du recepteur

SAT Erreurs d horloge Satellites: S/A => ~200 ns Actuellement ~5 ns = 1.5 m L IGS produit des correc;ons précises RCV Récepteurs: Biais d horloge peuvent afeindre des kms Comportement souvent complexe: dérive long terme + varia;ons chao;ques Astuce: élimina;on des biais d horloge par «doubles différences»

Double différences Différence des observables de phase entre 2 sat. (k,l) et 2 réc. (i,j) en mètres: kl L ij = L k l ( i L i ) L k l ( j L j ) ( ) c( h k h i h l + h j h k + h i + h l h j ) λ N k i N l i N k l ( j + N j ) = ρ k i ρ l i ρ k l j + ρ j = ρ ij kl λn ij kl Les biais d horloge h s (t) et h r (t) sont éliminés (mais le nombre d observa;ons a diminué) Les erreurs communes aux récepteurs i et j s annulent aussi (en par;e): Les erreurs dues à la réfrac;on atmosphérique sont minimisées si les récepteurs sont suffisamment proches. Les lignes de base courtes sont donc plus précises que les longues. k i l j

Refrac;on troposphérique Dépend de pression, température, humidité relative: Pression, température: évoluent de façon prédictible avec l altitude Humidité: pas du tout, ni latéralement Comment s affranchir du délai troposphérique? Corrections: À partir de mesures de surface et d un modèle qui extrapole en altitude difficile pour l humidité À partir de mesures en fonction de l altitude: ballons sondes, radiomètres À partir de modèles météo Estimation directe du délai troposphérique: Une inconnue supplémentaire dans le problème (en plus des coordonnées et de l ambigüité de phase) Avantage: si on peu calculer le délai troposphérique et qu on mesure la pression au sol, on peut calculer la vapeur d eau précipitable

«Météorologie Précipita;ons mesurées GPS» Precipita;on es;mées Fig. P. Fang Rouge = es;ma;ons GPS Jaune = mesure par radiomètre à vapeur d eau Etoiles vertes = radiosondages Precipita;ons es;mées avec assimila;on des résultats GPS Fig. J. Haase

Réfraction ionosphérique Délai ionosphérique: Proportionnel a la densité électronique dans l ionosphère Inversement proportionnel au carre de la fréquence incidente Densité électronique: varie avec l heure du jour, la latitude, etc. On peut utiliser cette propriété pour former une combinaison linéaire ϕ LC des observables ϕ 1 et ϕ 2 : Indépendante du délai ionosphérique Nécessite des récepteurs bi-fréquence Récepteurs monofrequence: Correction par modèle empirique (fourni avec orbites radio-diffusées) Mesures relatives entre sites proches. ϕ LC = I 1 = A cf 1 2 IEC I 2 = A cf 2 2 IEC f 1 2 f 1 2 f 2 2 ϕ 1 f 1 f 2 f 1 2 f 2 2 ϕ 2 ϕ LC = 2.546 ϕ 1 1.984 ϕ 2

Mul;trajets Le signal GPS peut être réfléchi par des surfaces proches de l antenne Magnitude: Jusqu à plusieurs mètres pour les mesures de code Quelques cm pour les mesures de phase Le mul;trajet se répète de jour a jour car la configura;on de la constella;on GPS se répète toutes les 24 h Meilleure solu;on: choisir des sites propres GPS antenna Reflec;ng surface: Wall, car, tree, etc

Précision Ligne de base de 10 km observée pendant 10 jours, une solu;on par jour (L1) wrms = 0.6 mm Mesures répétées sur un même site (immobile): on peut calculer la dispersion des posi;ons successives par rapport a leur moyenne (= répétabilité): N (y i N y ) 2 2 N 1 i=1 σ wrms = i σ i 2 y i et σ i = posi;on and incer;tude N = nombre de mesures Y_chapeau = moyenne de la serie de mesure Répétabilité = une mesure de la précision des coordonnées es;mées N i=1 Même ligne de base, mais on diminue la quan;té de données u;lisées à 8 h, 4 h, 1 h, 15 mn 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 ACR0-BAT3 baseline, 1.37 km Session duration (hours) 0 2 4 6 8 10

Précision Trois lignes de bases observées en con;nu pendant plusieurs jours Longueurs = 30, 60 et260 km Traitement sophis;que des données de phase (LC) avec un logiciel de recherche Repetabilite (metres) La précision dépend de: - La longueur des lignes de base - La durée d observa;on Ligne de base (km)

Le référen;el hfp://itrf.ensg.ign.fr/ terrestre interna;onal Défini par les posi;ons et vitesses d un ensemble de sta;ons géodésiques de référence ITRF calculé à par;r de mesures => s améliore avec le temps Première version en 1989 (ITRF- 89), version actuelle ITRF- 2005 Pour les applica;ons GPS grande échelle, on inclut des sta;ons bien définies dans ITRF pour rafacher les coordonnées es;mes à ITRF. Map of ground geode;c sta;ons used in the defini;on of the ITRF- 2005. Note that some sta;ons benefit from several observa;on techniques in coloca;on Below: surface veloci;es associated with ITRF2005

Series temporelles de positions hfp://www- gpsg.mit.edu/~tah/mit_igs_aac/index2.html

Cinématique des plaques

La cinema;que Nubie- Somalie

Accumulation de déformation élastique sur les failles actives Shen et al., JGR, 1996: GPS network in southern California, 6 years of campaign measurements combined with 20 years of triangulation and trilateration