Contribution au positionnement en temps réel par GPS : prédiction de la correction ionosphérique

GPS positioning contribution in real time prediction of ionospheric correction

• Auteur / Autrice : Muhammad Ali Sammuneh
• Direction : Martine Feissel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie astrophysique. Dynamique des systèmes gravitationnels
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAboratoire de REcherche en Géodésie
• Jury : Président / Présidente : Pierre Exertier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martine Feissel, Michel Diament, René Warnant, Daniel Gambis, Alain Harmel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Diament, René Warnant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Astronomie géodésique

Ionosphère

GPS

Résumé

L’existence d’un réseau GPS permanent sur un territoire donné permet de réaliser un positionnement en temps réel à l’aide de récepteurs monofréquences mis en station pour des sessions d’observation de courte durée. L’objet de la recherche est l’élaboration d’une procédure optimale de prédiction du retard du signal GPS dû à la traversée de l’ionosphère, à partir de l’analyse des observations de stations bifréquences du réseau d’appui. L’influence de l’ionosphère sur le trajet des signaux radioélectriques du système de navigation GPS est exprimée à l’aide du paramètre physique donnant le contenu total en électrons de la zone traversée. Le caractère dominant de ses variations temporelles en un lieu donné est un cycle diurne très marqué et d’amplitude irrrégulière, dû à l’influence du rayonnement solaire. La complexité du signal à prédire nous a amené à faire appel à des outils statistiques de traitement de séries temporelles empruntés principalement aux domaines de l’économétrie et de la métrologie des fréquences. Nous avons deux séries de données à prédire dans cette étude. La première série est basée sur un réseau d’une quarantaine de stations en Europe de l’ouest. La deuxième est le résultat d’une seule station GPS en France. Un prédicteur optimal des paramètres ionosphériques est obtenu par l’analyse de données du réseau. Ensuite, il est testé sur les données de station. Le niveau maximum de l’erreur du prédicteur est équivalent à 12 cm pour une ligne de base de 100 km.

Permanent reference station networks are used all over the world for surveying applications requiring decimeter or centimeter accuracy. The well-known advantages provided by reference station array information include improved modeling of the remaining orbit, tropospheric and ionospheric biases. The influence of the ionosphere on the GPS signal is given by a physical parameter, the Total Electronic Content. The dominant factor of the temporal variations is a diurnal cycle resulting from the influence of solar radiation with irregular amplitude. The goal of this work is the optimal prediction of the TEC for real time applications within 100 km of a reference station. The complex of the signal to be predicted led us to import statistical methods for time series analysis from the fields of economy and the metrology of time and frequency. We had two kinds of signals at our disposal for this study based on a network of forty stations in Western Europe. The second signal results from one GPS station in France. An optimal predictor of the ionospheric parameters was derived from the analysis of the network signal and then tested on the station signal. The maximal error level of the predictor is equivalent to a 12 cm error for 100 km baseline distance.