Etude de modèles prédictifs dans un réseau de stations GPS permanentes

Study of predictive models in a network of GPS permanent stations

• Auteur / Autrice : Jamal Asgari
• Direction : Michel Kasser
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique. Géodésie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Exertier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Kasser, Bertrand Merminod, François Peyret, Nicole Capitaine, Pierre Briole
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bertrand Merminod, François Peyret

Mots clés

Mots clés contrôlés

MATLAB (logiciel)

Troposphère

Ionosphère

Ondes électromagnétiques -- Propagation

Ondes radioélectriques -- Propagation dans l'ionosphère

Astronautique en géodésie

GPS

Résumé

Cette thèse est constituée en deux parties. Les motivations de la première partie de l’étude sont : l’investigation de la modélisation spatiale et temporelle des erreurs du GPS et l’étude de leur validité, en mettant l’accent sur les applications temps réel de réseau et les traitements non différentiels. Dans la deuxième partie, il s’agit de la théorie des traitements non différentiels, le positionnement ponctuel précis (PPP), et le développement dans l’IDE de MATLAB de GPSS, logiciel de PPP. Dans cette étude l’utilisation multi-référence du réseau avec l’établissement de modèles d’interpolation des différentes erreurs affectant les mesures GPS est examinée. Les méthodes de filtrage comme le filtrage de Kalman, la collocation et le krigeage sont étudiées. L’analyse spectrale des moindres carrés est appliquée aux séries temporelles correspondant aux valeurs de TEC de quatre années. Ces analyses montrent que le spectre des données contient des périodes de 1 jour, 12 heures et 8 heures. La validité de plusieurs modèles ionosphériques est étudiée, en examinant leur efficacité sur les données GPS réelles. En outre, une nouvelle méthode d’établissement d’une grille ionosphérique pour la prévision du TEC est présentée. Les grilles prédites pourront être diffusées par internet pour des utilisations mono-fréquence du GPS. Les essais numériques d’interpolation par collocation et krigeage sont réalisés pour la partie résiduelle du délai troposphérique. L’interpolation des autres erreurs peut être effectuée de façon similaire. GPSS est un logiciel de positionnement ponctuel précis (PPP) qui utilise les données brutes au format RINEX et les éphémérides précises.

This thesis consists of two parts with various objectives. The motivations of the first part of the study are : investigation of the GPS spatial and temporal error models, and study of their validity, emphasizing on the network real time applications and the non-differential processing. In the second part we studied the theory of non-differential positioning and we developed a non-differential GPS processing software in the MATLAB IDE. In this study, we investigated the multi-reference use of the network with establishment of interpolation models of the various errors affecting GPS measurements. Filtering and adjustment methods like Kalman filter, collocation, and kriging are studied. The Least Squares Spectral (LSSA) is applied to a 4 years series of TEC values. These analyses show that the data spectrum contains 1 day, 12 hours and 8 hours periods. The validity of several ionospheric models is studied, by examining their effectiveness for real data. Moreover we present a new computation method of ionospheric grids for the prediction of TEC values. The predicted grids could be diffused by Internet and be used in single frequency applications. The numerical tests of interpolation via collocation and kriging were performed for the residual part of the tropospheric delay. The interpolation of other errors may be done in a similar manner. GPSS is a Precise Point Positioning (PPP) software which uses raw data in RINEX format and precise ephemeris. It includes additional visualizations and data quality controls tools.