Hybridation multi-GNSS pour le positionnement précis

Multi-GNSS Hybridization for precise positioning

• Auteur / Autrice : Georgia Katsigianni
• Direction : Félix Perosanz, Sylvain Loyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et des Planètes Solides
• Date : Soutenance le 15/11/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Environnement Toulouse (2011-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Galileo, Système

GPS

Satellites artificiels en géodésie

Mots clés libres

GNSS

Galileo

GPS

Multi-GNSS

Résolution des ambiguïtés

Zéro-différence

PPP

PPP-AR

IPPP

Positionnement précis

GNSS

Galileo

GPS

Multi-GNSS

Ambiguity Resolution

Zero-difference

PPP

PPP-AR

IPPP

Precise Positioning

Résumé

Les systèmes GNSS sont largement utilisés pour les applications de positionnement précis en géosciences, et en particulier en géodésie spatiale. Jusqu'à présent, les mesures du système GPS sont principalement utilisées seules pour des applications scientifiques. L'arrivée de la constellation européenne Galileo, rend possible les études sur ce nouveau système pour vérifier ses capacités et ses possibilités seul ou combiné avec GPS dans un traitement Multi-GNSS. Le centre d'analyse CNES/CLS de l'IGS calcule de manière hebdomadaire les produits GNSS (GPS, GLONASS et Galileo) ; ces produits sont utilisés pour les applications scientifiques de positionnements précis. Un moyen d'obtenir la meilleure précision possible consiste à résoudre les ambiguïtés entières, inconnues, des mesures de phase. Jusqu'à présent, le centre d'analyse CNES/CLS effectue une résolution d'ambiguïté sur les observations GPS en utilisant la méthode zéro-différence et fournit les orbites et les horloges précises des satellites avec des ambiguïtés de phase fixées. L'objectif de ce travail est d'implémenter et valider si la méthode zéro-différence peut également être appliquée au système Galileo. Celle-ci comprend deux étapes. La première est la résolution des ambiguïtés de la combinaison Wide-Lane ; il est prouvé que les biais des satellites Galileo Wide-Lane sont stables sur de longues périodes et homogènes pour les différents types de récepteurs. Ces résultats ont permis de résoudre les biais Wide-Lane avec un taux de réussite proche de 100%. La deuxième étape de la méthode de zéro-différence est la résolution des ambiguïtés Narrow-Lane. Cette étape a été mise en œuvre pour le système Galileo dans un traitement de détermination précise de l'orbite multi-GNSS (avec les données GPS). Le pourcentage de succès de Galileo en matière de résolution des ambiguïtés atteint environ 93%, ce qui est similaire au système GPS. La propriété entière des horloges de phase Galileo permettant d'utiliser ces calculs au niveau utilisateur est démontrée. Les recouvrements d'orbite et '' le Satellite Laser Ranging '' utilisés pour valider les orbites obtenues ont montré une amélioration d'environ 50% des RMS3D (d'environ 7 cm à 3,5 cm) principalement dans les directions normales et tangentielles. Les résultats de ces travaux ont pu être appliqués aux produits du CA IGS CNES/CLS qui a commencé la livraison des produits '' entiers '' Galileo (orbites précises horloges et biais Wide-Lane satellites).[...]

GNSS are widely used for precise positioning applications of geosciences and especially space geodesy. So far, mainly the existing GPS was extensively used for scientific applications. With the arrival of the new European Galileo system it became imperative to include the new system in the studies and check the new capabilities that it will bring as a system alone and as combined together with the others in a Multi-GNSS processing. The CNES/CLS analysis center of the IGS is weekly calculating GNSS (GPS, GLONASS and Galileo) products that can be taken from any kind of user to perform precise positioning. A way to achieve the best accuracy possible is to resolve the unknown integer ambiguities of the phase measurements. Up until now, the CNES/CLS was performing ambiguity resolution to the GPS system using the zero-difference method. In this way they are able to deliver precise satellite orbits and precise clock products with phase fixed ambiguities. The goal of this work was to implement and validate if the method can be also applied for the Galileo system. The method applied from the CNES/CLS is consisting of two further steps. The first one is the resolution of the Wide-Lane ambiguities. The Galileo Wide-Lane satellite biases have been proven to be stable over long periods of time. In addition, there is homogeneity in the way they are observed from different types of receivers. These findings were used and the Wide-Lane biases were successfully resolved with nearly 100% success rate percentage. The second step of zero-difference method is the Narrow-Lane ambiguity resolution. This step was executed for the Galileo system together with the GPS system in a Multi-GNSS Precise Orbit Determination processing. Galileo ambiguity fixing success percentage is around 93%, nearly similar to the one of the GPS system. The integer property of the Galileo phase clocks is demonstrated. Both orbit overlaps and orbit validation using SLR validation methods showed that ambiguity resolution improves mainly in the normal and the along track direction. Galileo orbit overlaps in 3D RMS showed an improvement of around 50%, from around 7 cm to 3.5 cm. The results of this work were used by the CNES/CLS IGS AC that has announced the delivery of weekly Galileo precise orbits, clocks and Wide-Lane satellite biases. A new method is also introduced on how to compare ambiguity resolution results for a common overlapping period. This method is also used to speculate the agreement and the disagreement between two different daily solutions. [...]