Modélisation et correction des effets ionosphériques sur les signaux GNSS

par Mercedes Clemente Sierro

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Michel Ney.

Soutenue en 2010

à Brest .


  • Résumé

    La propagation des ondes électromagnétiques dans l’ionosphère est influencée par le nombre d’électrons libres présent le long du trajet de propagation, représenté par le contenu électronique total (CET). La conception des signaux GPS, basée sur l’utilisation de deux fréquences porteuses, permet de corriger l’erreur ionosphérique au premier ordre, ce qui conduit à une élimination de plus de 99% du retard ionosphérique. Dans une première partie de ce travail on montre que pour des applications où une précision plus importante est attendue, l’élimination des ordres supérieurs s’avère nécessaire, car ils peuvent induire une erreur de plusieurs centimètres sur l’estimation de la distance satellite-récepteur. Pour diminuer cette erreur, on propose un modèle de correction, applicable aux systèmes bi-fréquence actuels ainsi qu’aux futurs systèmes tri-fréquence. Dans une deuxième partie du travail, on analyse l’utilisation de trois fréquences pour le système GPS et le futur système Galileo, ainsi que la précision des codes de ce dernier. Les premiers résultats obtenus à partir des mesures des signaux Giove-A montrent que le bruit de mesure d’un système tri-fréquence ne permet pas l’estimation en temps réel de l’effet des termes d’ordre supérieur. La correction de ces termes doit donc s’effectuer par l’utilisation d’un modèle. Finalement, on réalise une évaluation des effets de la correction du terme ionosphérique du deuxième ordre en suivant une stratégie basée sur le Positionnement Ponctuel Précis (PPP) en configuration mono-station ainsi qu’une autre stratégie basée sur le traitement GPS en réseau. Les différences observées sur l’estimation de la position et sur le retard troposphérique sont abordées de façon approfondie lors de perturbations ionosphériques présentant de forts CET. Une interprétation des résultats est présentée en fonction de la stratégie utilisée pour l’obtention de la solution en réseau.

  • Titre traduit

    Modeling and correction of the ionospheric effects on global navigation satellite systems signals (GNSS)


  • Résumé

    Electromagnetic wave propagation in the ionosphere is influenced by the number of free electrons present along the propagation path and represented by the Total Electron Content (TEC). GPS signals based on the use of two carrier frequencies enable one to reduce the ionospheric error to the first order, which implies an elimination of more than 99% of the ionospheric delay. Firstly we show in this work that for applications in which better precision is awaited, the elimination of higher order; proves to be necessary, because they can induce an error of several centimeters. To mitigate this error, we propose a correction model, applicable to current dual frequency systems as well as to triple frequency systems. Secondly, we analyze the use of three frequencies for the future GPS and Galileo systems, as well as the precision of the codes of the last one. First results obtained from Giove-A signals measurements show that the estimate of higher ionospheric terms is not possible in real time in a triple-frequency system due to the measurement noise. The model correction of the higher order terms is thus still appropriate. Finally, we evaluate the effects of the second-order term correction considering both Precise Point Positioning (PPP) in a single-station configuration and in the processing of data from a network of GPS receivers. In all cases we have taken into consideration ionospheric storm situations presenting very strong TEC values. Observed differences on position and tropospheric delay are carefully analyzed and the results are interpreted according to the strategy adopted for the processing of network data.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (16-148 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 144-148. Glossaire

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Bretagne Occidentale. Service commun de la documentation Section Droit-Sciences-STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRE2010/69
  • Bibliothèque : Télécom Bretagne. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 10 BRES 2036
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.