Analyse d'erreurs de constellations de satellites en termes de positionnement global et d'orbitographie

Errors analysis of satellites constellations in global positioning and orbitography terms

• Auteur / Autrice : Ngoc-Dung Luong
• Direction : Pierre Exertier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 18/12/2015
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géoazur (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Géoazur
• Jury : Président / Présidente : Olivier Jamet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Exertier, Olivier Jamet, Richard Biancale, Pascal Bonnefond, Laurent Soudarin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Richard Biancale, Pascal Bonnefond

Mots clés

Mots clés contrôlés

Satellites artificiels -- Poursuite

Satellites artificiels en géodésie

Mots clés libres

Geodesie spatiale

Dynamique orbitale

Mesures de poursuite de satellite

Analyse d'erreurs

Space geodesy

Satellite dynamics

Laser and Doppler tracking techniques

Error analysis

Résumé

Grâce au développement des techniques spatiales (GNSS, DORIS, laser et le VLBI), la géodésie apporte quantité d’informations sur la forme de la Terre (sa géométrie et sa gravité), sa rotation et son orientation dans l’espace, aux échelles globales comme aux échelles régionales. L’étude des déformations de chaînes de montagne par GPS, des courants marins cartographiés par altimétrie satellitaire, des variations temporelles du champ de gravité, ainsi que l’établissement du repère de référence terrestre international, sont les exemples de l’apport de ces techniques à l’observation de la Terre et au changement global. Notre travail a pour but de faire un bilan des erreurs résiduelles de la géodésie spatiale, en séparant les causes des effets. Le but est de montrer comment les erreurs d’orbite se propagent d’abord dans la trajectoire, puis dans des produits globaux comme le repère de référence (via les mesures de poursuite de satellites) et la surface topographique (via les mesures altimétriques). Nous avons développé une approche analytique qui traite du transfert des erreurs d’origines géométrique et dynamique. En partant des équations du mouvement orbital, nous proposons une solution analytique d’ordre un du mouvement orbital circulaire, qui est appliquée pour propager les erreurs de modèle dynamique. Ensuite, les résultats sont transférés (ou projetés) sur plusieurs types de fonction de mesure : l’altimétrie, les mesures de distance et les mesures de vitesse radiale. L’originalité de ce travail tient pour beaucoup dans les méthodes purement analytiques qui ont été développées spécifiquement pour effectuer les analyses.

Thanks to the development of space techniques (GNSS, DORIS, laser and VLBI) geodesy provides amount of information to determine and to study the shape of the Earth (its geometry and its gravity), its rotation and orientation in space at global scales as well as at regional scales. The study of crustal deformations by using GPS, the ocean topography by satellite altimetry, the temporal variations of the gravity field (mass transports) as well as the construction and monitoring of the International Terrestrial Reference Frame (ITRF), are some examples of the contribution of these techniques to the Earth observation including the current global change. Our work aims to separate causes and consequences. We developed a dedicated approach in which different source of errors, of geometrical and dynamical natures, are treated by analytical expressions. Starting from the dynamical satellite equation of motion, we propose to integrate and propagate the model errors and then to project the results into different measurement functions: altimetry, tracking distances and radial velocities. It results in a complex but comprehensive way that enables the propagation of prediction errors into some general geodetic products as the terrestrial reference frame or the ocean surface topography. The originality of this work lies in the development of a purely analytical method for circular orbits, which has been used to propagate errors from dynamical models. In addition, the resulting orbit errors were projected at the measurement level in order to deduce the impacts on some global geodetic products.