Transcript Galileo ? Bien plus qu’un système de navigation ! R. Warnant Professeur Université de Liège Géodésie et positionnement par satellites Chef de section ff. Institut royal météorologique.

Galileo ?
Bien plus qu’un système de
navigation !
R. Warnant
Professeur
Université de Liège
Géodésie et positionnement
par satellites
Chef de section ff.
Institut royal
météorologique
Résumé
GNSS = Global Navigation Satellite Systems
GPS, Galileo, GLONASS, Compass, …
Les GNSS ne servent pas uniquement à mesurer des
positions
De l’application scientifique à l’application « pratique »
Valeur ajoutée de Galileo
Les applications « classiques » :
Positionnement et synchronisation
d’horloges
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
2010: quelques mm
Tectonique globale et locale
Une infinité d’applications
Aujourd’hui, un spectre continu d’applications dont la
précision varie de quelques mm à une dizaine de m
Synchronisation d’horloges
Les satellites GNSS disposent d’horloges très précises
Utilisation des GNSS pour la maintenance des échelles
de temps (Temps atomique international)
Synchronisation d’une horloge à mieux que 100
nanosecondes
Horodatage précis des transactions financières (bourse,
banque en ligne)
Les applications « exotiques »:
Résolution du problème inverse
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)
 erreur troposphérique
Les signaux réfléchis
Les signaux réfléchis interfèrent avec le
signal direct
Erreur sur la position
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,
océan)
GNSS-R : le principe
Des satellites en orbite basse observent les
signaux directs et réfléchis
GNSS-R : océanographie
Surface et hauteur des océans (altimétrie)
Mesure des courants, direction des vents
GNSS-R : Protection civile
Détection des tsunamis
GNSS-R : Agriculture
Agriculture
Mesure de l’humidité des sols
Vapeur d’eau : Météorologie
Utilisation dans les modèles de prévision du
temps
Prévision de l’imminence de précipitations
orageuses
Passage d’une zone de précipitations
Densité de vapeur d’eau en g/m3.
Coupe horizontale à 500 m d’altitude.
0
1
2
3
Précipitation radar en mm/h
4
5
6
Echelle de temps en heure
7
8
Précipitation radar en mm/h
Coupe verticale Est-Ouest
de la densité de vapeur d’eau en g/m3.
0
1
2
3
4
5
6
Echelle de temps en heure
7
8
Température atmosphérique: climatologie
Récepteurs GNSS embarqués dans des
satellites à basses orbites
Ionosphère
Mesure de la quantité d’électrons libres dans
l’ionosphère
Electrons libres : Météorologie spatiale
Les soubresauts du Soleil peuvent fortement perturber
les activité humaines
Eruptions solaires  fortes perturbations dans l’ionosphère
Influence sur les télécoms et … les GNSS
Critique pour certaines applications
Services pour les utilisateurs
Electrons libres : Séismologie
Effets (pré- ???) et post-sismiques détectables dans
l’ionosphère
Valeur ajoutée de Galileo (1/2)
Horloges plus précises
Plus de signaux différents, signaux de meilleure
qualité
Meilleure précision pour l’ensemble des applications
Nouvelles applications
Système orienté vers les utilisateurs
Contrôle de l’intégrité du système
Services avec niveau de précision certifié
Valeur ajoutée de Galileo (2/2)
Combinaison des GNSS
Indépendance de l’Europe dans une technologie
qui joue un rôle de plus en plus important dans la
société moderne
Conclusions
Difficile de prévoir l’impact d’une nouvelle technologie sur
les activités humaines (électricité, ordinateur, …)
Les GNSS ne sont bien plus que des systèmes de
positionnement
Le technologie GNSS jouera un rôle de plus en plus
important dans note société
Les applications scientifiques d’aujourd’hui donneront
naissance aux applications de demain
La seule limitation aux applications des
GNSS est … notre imagination !
Location-based services
Intégration des GNSS dans les téléphones portables
ouvre la porte à de nombreuses nouvelles applications …
Avantage : envoyer et recevoir (téléphone portable)
des informations/services en fonction de l’endroit où on
se trouve (récepteur GNSS)
Recevoir informations sur restaurant, gare, arrêt de bus les plus
proches
Appels de détresse
Surveillance d’enfants, de personnes déficientes
Retrouver son chemin à l’intérieur d’un bâtiment (pseudolite)