Etalonnage en relatif : Utilisation de signaux radiodiffusés

d’étalonnage en relatif qui permet de déterminer le retard entre deux ensembles de réception constitués chacun d'une antenne, d'un câble d'antenne et d'un récepteur temps. La valeur fournie par le BIPM lors des étalonnages en relatif ne prend en compte que le retard du récepteur et de l’antenne.

2.3.1 Principe

Cette technique consiste à comparer l’ensemble de la chaîne de réception à étalonner avec une chaîne de référence dont le retard a été déterminé de manière absolue [90]. Cette dernière circule de laboratoire en laboratoire et le délai interne de chaque chaîne est calculé puis transmis aux établissements participant aux campagnes de mesure par le BIPM. La chaîne de référence peut également ne pas être étalonnée mais dans ce cas, la détermination du retard portera sur le lien et non sur la chaîne de réception. Pour déterminer le retard d’un système d’acquisition, une mesure différentielle des valeurs de pseudo-distances acquises par la chaîne de référence et par celle du laboratoire est réalisée (Figure 2.14).

55

C

M

Figure 2.14 : Montage de la technique différentielle

- AD/ADRef : Retard dû à la propagation du signal RF au travers des antennes de la chaîne à

étalonner et de la chaîne de référence [s]

- CD/CDRef : Retard dû à la propagation du signal RF au travers des câbles d’antenne de la

chaîne à étalonner et de la chaîne de référence [s]

- RxD/RxDRef : Retard dû à la propagation du signal RF au travers des récepteurs de la chaîne à

étalonner et de la chaîne de référence jusqu’à leurs références internes [s]

- Rx1PPS/Rx1PPS/Ref : Retard dû à la propagation du signal 1 PPS au travers des récepteurs de la

chaîne à étalonner et de la chaîne de référence entre leurs bases de temps et l’entrée du signal 1 PPS [s]

- Ref1PPS/Ref : Retard dû à la propagation du signal 1 PPS du point de la référence du laboratoire

jusqu’aux connecteurs 1 PPS des récepteurs de la chaîne à étalonner et de la chaîne de référence [s]

Lors des acquisitions, les deux unités sont synchronisées sur la même horloge. L'effet géométrique dû à la différence de positions des centres de phase des antennes doit être pris en considération. Lors des étalonnages en relatif, le résultat fourni aux laboratoires par le BIPM est généralement la somme des délais liés uniquement au récepteur et à l’antenne sauf si le délai du câble d’antenne est inconnu. Ce retard est alors déterminé de la manière suivante :

(AD+RxD) = ∆Psr + (ADRef+CDRef+RxDRef-Rx1PPS-Ref1PPS/Ref) – (CD-Rx1PPS-Ref1PPS)

(2.15)

Où ∆Psr est la moyenne de la différence de pseudo-distances acquises par les deux systèmes de mesures. Lors des campagnes d’étalonnages en relatif, les laboratoires doivent fournir un rapport de mesure détaillé où apparaissent :

- Les retards dus aux câbles entre la référence de temps du laboratoire et les connectiques des signaux 1 PPS des récepteurs (Ref1PPS/Ref, Ref1PPS)

C

M

- Les délais entre les signaux 1 PPS entrant dans les récepteurs et leurs références internes (Rx1PPS/Ref, Rx1PPS)

- Le temps de propagation de groupe des câbles d’antenne (CD_Ref, CD)

Les étalonnages ayant fourni des résultats cohérents sont accessibles sur le site internet du BIPM. Actuellement, le récepteur de référence utilisé lors des campagnes d’étalonnage en relatif est un Dicom GTR50.

2.3.2 Bilan d’incertitudes

Le bilan d’incertitudes de la méthode d’étalonnage différentielle prend en compte l’étalonnage du récepteur de référence, la mesure de différence de pseudo-distances ainsi que la stabilité court-terme et long-terme des résultats. Ces campagnes de mesure ont débuté avec un récepteur Ashtech Z12-T comme récepteur voyageur qui a été étalonné en absolu par le NRL [90]. L’incertitude associée à l’étalonnage de cette chaîne de réception est de 2,3 ns (Tableau 2.1). Les incertitudes liées aux quantités Ref1PPS, Rx1PPS et CD ont des effets similaires sur P1 et P2 qui peuvent donc être négligées lors du calcul d’incertitude de la différence P2-P1. L’incertitude des résultats de la méthode d’étalonnage différentielle a été estimée par le BIPM à partir des contributions suivantes :

Tableau 2.1 : Source d’incertitude de l’étalonnage en relatif [91]

Source d’incertitude L1 ou L2 [ns] L1-L2 [ns] ∆∆∆∆Psr 0,1 0,1 (RxDRef+ADRef) (Ref) 2,1 2,0 (CD-Ref1PPS-Rx1PPS) (Ref) 0,7 0,0 (CD-Ref1PPS-Rx1PPS) (Etudié) 0,7 0,0 (RxD+AD)(Etudié) 2,3 2,0

L’étalonnage des chaînes de réception (RxD+AD) est déterminé pour chaque fréquence L1 et L2. Cependant, la plupart des utilisateurs Temps/ Fréquence réalise la combinaison linéaire de ces deux fréquences (1.20) afin de s’affranchir de l’effet ionosphérique. Il est donc possible d’exprimer P3 en fonction de P1 et P2 ou de P1 et de la différence P2-P1 :

N3 ^'‹^Œ

'_‹Œ '_ŒŒN1 ^'Œ^Œ

'_‹Œ '_ŒŒN2 N1 - ^'Œ^Œ

'_‹Œ '_ŒŒ N2 N1 (2.16)

A partir de l’incertitude de P1 et de la différence P1-P2, l’incertitude P3 des étalonnages des équipements peut être déterminée à partir de la somme quadratique de ces deux erreurs et est égale à 3,8 ns. Un lien entre deux systèmes d’acquisition dont les équipements ont été étalonnés et dont les résultats sont complètement indépendants aura une incertitude de type B de 5,4 ns. Pour la réalisation de TAI, une valeur convention de l’incertitude de la mesure d’étalonnage a été fixée à 5 ns [91].

57

C

2.3.3 Mesures d’étalonnages en relatif

Les données et les résultats concernant tous les étalonnages

section temps du BIPM ont été capitalisés afin de déterminer leur stabilité dans le temps mais également pour tenter de déceler la cause de certains résultats erronés

2.15 présente les étalonnages

Z12-T appelé OPMT appartenant au LNE

Figure

Les étalonnages d’OPMT depuis

moyenne de -11,6 ns. L’écart type des mesures est de 1,5 ns pour L1 et de 1, fréquence L2. Ces valeurs sont comprises dans l’incertitude de mesure de définie par le BIPM lors d’étalonnages relatifs [91]. O

délai interne du récepteur Ashtech pour la période étudiée.

Cette technique, même si elle est

(transport, délai, etc.…) et ne permet pas à chaque laboratoire de fair réguliers de ses équipements.

temps, il est possible d'utiliser la méthode d'étalonna

les biais instrumentaux de chaque station participant au calcul du TAI et fournissant régulièrement des données à l'IGS.

300 305 310 315 320 325 330 335 2000 In te rn al D el ay O P M T / n s

HAPITRE 2.

M

2.3.3 Mesures d’étalonnages en relatif

Les données et les résultats concernant tous les étalonnages successifs menés par la section temps du BIPM ont été capitalisés afin de déterminer leur stabilité dans le temps mais également pour tenter de déceler la cause de certains résultats erronés

te les étalonnages successifs réalisés depuis 2001 sur un récepteur Ashtech partenant au LNE-SYRTE qui se trouve à Paris.

Figure 2.15 : Etalonnage en relatif du récepteur OPMT du LNE-SYRTE

Les étalonnages d’OPMT depuis 2001 montrent un biais P1-P2 constant qui est en écart type des mesures est de 1,5 ns pour L1 et de 1,

fréquence L2. Ces valeurs sont comprises dans l’incertitude de mesure de

définie par le BIPM lors d’étalonnages relatifs [91]. On peut donc considérer que le délai interne du récepteur Ashtech Z12-T du LNE-SYRTE a un retard interne stable

même si elle est actuellement la plus utilisée, reste

, etc.…) et ne permet pas à chaque laboratoire de faire des étalonnages es équipements. Afin de déterminer la stabilité long-terme des liens de temps, il est possible d'utiliser la méthode d'étalonnage empirique qui permet de calculer les biais instrumentaux de chaque station participant au calcul du TAI et fournissant régulièrement des données à l'IGS.

2002 2004 2006 2008 2010 2012

Date d'acquisition

Délai interne P1 Délai interne P2

ESURE DU RETARD DE CHAINE DE RECEPTION

successifs menés par la section temps du BIPM ont été capitalisés afin de déterminer leur stabilité dans le temps mais également pour tenter de déceler la cause de certains résultats erronés. La Figure depuis 2001 sur un récepteur Ashtech

Paris.

P2 constant qui est en écart type des mesures est de 1,5 ns pour L1 et de 1,8 ns pour la fréquence L2. Ces valeurs sont comprises dans l’incertitude de mesure de 2,3 ns (k=1) considérer que le retard interne stable

, reste contraignante e des étalonnages terme des liens de ge empirique qui permet de calculer les biais instrumentaux de chaque station participant au calcul du TAI et fournissant

C

M

2.4 Etalonnage empirique : Suivi de la stabilité long-terme des