Reconstruction de paramètres
environnementaux à l’aide des GNSS:
une opportunité pour les entreprises ?
R. Warnant
Professeur
Les applications « classiques » :
De la navigation à la géodésie
De la navigation …
Fin des années 70 : GPS, un système destiné à la navigation terrestre, maritime et aérienne (militaire)
Niveau de précision volontairement limité (20 à 200 m) pour les utilisateurs non-militaires
… À la géodésie
A partir des années 80, calcul de positions très précises en géodésie
1985: 10 cm
Une infinité d’applications
Aujourd’hui, un spectre continu d’applications dont la précision varie de quelques mm à une dizaine de m
Les applications « exotiques » :
Les « erreurs » atmosphériques
L’atmosphère affecte la propagation des signaux GNSS (principalement modification de la vitesse)
Effet de l’ionosphère (électrons libres)
erreur ionosphérique
Effet de l’atmosphère neutre (vapeur d’eau)
Les signaux réfléchis
Les signaux réfléchis interfèrent avec le signal direct
Erreur ou signal ?
Les erreurs atmosphériques dépendent
des propriétés de l’atmosphère
Atmosphère neutre: vapeur d’eau
Ionosphère : électrons libres
Les propriétés des signaux réfléchis
dépendent des propriétés des
objets
réfléchissants
Résolution du problème inverse
Si la position de l’utilisateur est connue, il est possible de reconstruire de l’information sur:
La vapeur d’eau dans l’atmosphère neutre Les électrons libres dans l’ionosphère
Les propriétés des objets réfléchissants (sol,
GNSS-R(eflectometry) : le principe
Observation simultanée des signaux directs et réfléchis
GNSS-R : le principe
Observation simultanée des signaux directs et réfléchis
GNSS-R : applications
Surface et hauteur des océans (altimétrie)
Mesure des courants, direction des vents
Hauteur du niveau d’eau d’un barrage
Atmosphère neutre
Reconstruction du contenu en vapeur d’eau
de l’atmosphère neutre Applications:
météorologie (prévision du temps, validation de modèles météo, …)
climatologie (évolution du climat, …)
Structures locales dans la vapeur d’eau
Développement d’un logiciel permettant de
détecter la présence de structures locales dans la vapeur d’eau
détection de « zones humides »
Ces zones influencent la précision des positions
GNSS
Ces zones jouent un rôle dans le déclenchement
Vapeur d’eau: tomographie
Réseaux denses de stations
Précipitation radar en mm/h Densité de vapeur d’eau en g/m3.
Coupe horizontale à 500 m d’altitude.
Précipitation radar en mm/h Coupe verticale Est-Ouest
Ionosphère
Reconstruction du Total Electron Content ou
TEC de l’ionosphère
Le TEC est l’intégrale de la densité d’électrons
Total Electron Content
Le TEC peut être reconstruit sur base de mesures GNSS (pas besoin de stations dédiées)
On exploite le caractère dispersif de l’ionosphère : les temps de propagation des 2 fréquences dans l’ionosphère sont différents
Monitoring de l’erreur ionosphérique
L’activité solaire peut fortement perturber les GNSS
Eruptions solaires fortes perturbations dans l’ionosphère Dégradations extrêmes pour certaines applications à l’insu des utilisateurs !
Logiciel RTK
Développement d’un logiciel qui « reproduit » les conditions de travail d’un utilisateur du RTK sur le terrain
Utilisation des stations des l’AGN pour simuler « station de référence » et « user »
Tempête géomagnétique sévère
Total Electron Content et séismologie
Valeur ajoutée de Galileo
Plus de signaux différents, signaux de meilleure « qualité »
Meilleure précision pour la reconstruction du contenu en vapeur d’eau et du TEC
Plus de satellites (combinaison des différents GNSS)
Conclusions
Les GNSS ne sont bien plus que des systèmes de positionnement : possibilité de reconstruire des paramètres environnementaux
Les applications scientifiques d’aujourd’hui donneront naissance aux applications
commerciales de demain
Il existe une expertise dans ce domaine en Belgique !
