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Calibration errors on experimental slant total electron content (TEC) determined with GPS / L. Ciraolo in Journal of geodesy, vol 81 n° 2 (February 2007)  

Public [article]  inJournal of geodesy > vol 81 n° 2 (February 2007) . - pp 111 - 120 Titre : Calibration errors on experimental slant total electron content (TEC) determined with GPS Type de document : Article/Communication Auteurs : L. Ciraolo, Auteur ; F. Azpilicueta, Auteur ; C. Brunini, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 111 - 120 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes IGN] correction ionosphérique [Termes IGN] erreur systématique [Termes IGN] phase GPS [Termes IGN] positionnement par GPS [Termes IGN] propagation ionosphérique [Termes IGN] teneur totale en électrons [Termes IGN] trajet multiple Résumé : (Auteur) The Global Positioning System (GPS) has become a powerful tool for ionospheric studies. In addition, ionospheric corrections are necessary for the augmentation systems required for Global Navigation Satellite Systems (GNSS) use. Dual-frequency carrier-phase and code-delay GPS observations are combined to obtain ionospheric observables related to the slant total electron content (sTEC) along the satellite-receiver line-of-sight (LoS). This observable is affected by inter-frequency biases [IFB; often called differential code biases (DCB)] due to the transmitting and the receiving hardware. These biases must be estimated and eliminated from the data in order to calibrate the experimental sTEC obtained from GPS observations. Based on the analysis of single differences of the ionospheric observations obtained from pairs of co-located dual-frequency GPS receivers, this research addresses two major issues: (1) assessing the errors translated from the code-delay to the carrier-phase ionospheric observable by the so-called levelling process, applied to reduce carrier-phase ambiguities from the data; and (2) assessing the short-term stability of receiver IFB. The conclusions achieved are: (1) the levelled carrier-phase ionospheric observable is affected by a systematic error, produced by code-delay multi-path through the levelling procedure; and (2) receiver IFB may experience significant changes during 1 day. The magnitude of both effects depends on the receiver/antenna configuration. Levelling errors found in this research vary from 1.4 total electron content units (TECU) to 5.3 TECU. In addition, intra-day vaiations of code-delay receiver IFB ranging from 1.4 to 8.8 TECU were detected. Copyright Springer Numéro de notice : A2007-047 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-006-0093-1 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-006-0093-1 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=28412 [article]

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Observations multi-paramètres et modélisation de la signature ionosphérique du grand séisme de Sumatra / Giovanni Occhipinti (2006)

Public Titre : Observations multi-paramètres et modélisation de la signature ionosphérique du grand séisme de Sumatra Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Giovanni Occhipinti, Auteur ; Philippe Lognonné, Directeur de thèse Editeur : Paris : Institut de Physique du Globe de Paris IPGP Année de publication : 2006 Importance : 229 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Thèse de doctorat, spécialité Géophysique pour obtenir le titre de docteur de l’Institut de physique du globe de Paris Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Océanographie [Termes IGN] atmosphère terrestre [Termes IGN] champ géomagnétique [Termes IGN] diffusion de Rayleigh [Termes IGN] données GPS [Termes IGN] ionosphère [Termes IGN] océanographie spatiale [Termes IGN] perturbation ionosphérique [Termes IGN] séisme [Termes IGN] Sumatra [Termes IGN] teneur totale en électrons [Termes IGN] tsunami Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Ce travail de thèse fait l’objet d’une étude sur le couplage entre la Terre solide et ses enveloppes fluides, qu’il s’agisse de l’océan, de l’atmosphère neutre ou de sa partie ionisée. Les anomalies atmosphériques et ionosphériques de nature sismique seront traitées en détail avec une attention particulière aux effets produits par la propagation de l’onde de Rayleigh et de tsunamis. L’effet de la première sur le plasma ionosphérique a été mis en évidence depuis les années soixante grâce aux observations par sondeur Doppler et, récemment, par GPS via la mesure du contenu électronique total (TEC). La perturbation ionosphérique produite par l’onde de Rayleigh du séisme du 28 mars 2005 (M! = 8.2) et observée par sondeur Doppler et radar transhorizon a été analysée ici à la lumière des modélisations. Ceci a permis de valider la détection par radar transhorizon, jamais prouvée auparavant, ajoutant un outil très puissant à la sismologie ionosphérique. Concernant la détection de tsunamis par sondage ionosphérique, suggérée théoriquement en 1972, elle restait, jusqu’au 26 décembre 2004, très difficile à prouver vue la difficulté de distinguer les perturbations tsunamigéniques des perturbations ionosphériques itinérantes (TIDs). Sans négliger les anomalies observées dans le plasma ionosphérique lors du tsunami de Sumatra, qui seront passées en revue, l’effort premier de ce travail a été le développement d’une méthode de modélisation 3D du couplage océan-atmosphère-ionosphère. Cela a permis d’une part de reproduire la signature tsunamigénique observée le 26 décembre 2004 dans les données du TEC des satellites Topex/Poseidon et Jason-1, d’autre part d’explorer synthétiquement les méthodes de sondage ionosphérique aptes à la détection des tsunamis. Ces résultats, validant l’existence et la détectabilité de la signature ionosphérique des tsunamis, ouvrent d’excitantes perspectives dans la détection et la surveillance des océans. Note de contenu : 1 Introduction 1.1 Evidences historiques du couplage entre la Terre solide et son enveloppe fluide 1.2 Prémisses théoriques 1.3 Les milieux traversés 2 Détection de tsunami : une pincée de gravité dans une bonne sauce au plasma ! 2.1 Le grand séisme de Sumatra au sol 2.2 Artru et al., 2005b : Tsunamis detection in the ionosphere 2.3 Le grand séisme de Sumatra dans la haute atmosphère 2.4 Occhipinti et al., 2006b : Geomagnetic dependence of ionospheric disturbances induced by tsunamigenic internal gravity waves 2.5 Occhipinti et al., 2006a: 3D Waveform modeling of ionospheric signature induced by the 2004 Sumatra tsunami 2.6 Détection synthétiques par GPS, COSMIC et radar OTH 3 Méthodes d’observation de demain : OTH radar 3.1 Les radars transhorizon 3.2 Détection des phénomènes telluriques par radar OTH 4 Conclusion et perspectives Numéro de notice : 14906 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : thèse : Géophysique : Institut de physique du globe de Paris : 2006 nature-HAL : Thèse DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76808

Etude de modèles prédictifs dans un réseau de stations GPS permanentes / Jamal Asgari (2005)  

Public Titre : Etude de modèles prédictifs dans un réseau de stations GPS permanentes Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Jamal Asgari, Auteur ; Michel Kasser , Directeur de thèse ; Alain Harmel, Directeur de thèse Editeur : Paris, Meudon et Nançay : Observatoire de Paris Année de publication : 2005 Importance : 205 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Thèse de doctorat de l'Observatoire de Paris en Astronomie et astrophysique, mention géodésie, école doctorale astronomie & astrophysique d'ile de France Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale [Termes IGN] collocation [Termes IGN] erreur systématique [Termes IGN] filtre de Kalman [Termes IGN] krigeage [Termes IGN] Matlab [Termes IGN] modèle conceptuel de données spatio-temporelles [Termes IGN] positionnement ponctuel précis [Termes IGN] propagation ionosphérique [Termes IGN] propagation troposphérique [Termes IGN] retard troposphérique [Termes IGN] teneur totale en électrons [Termes IGN] traitement de données GNSS Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Nous avons réalisé cette thèse en deux parties. Les motivations de la première partie de l'étude sont : l'investigation de la modélisation spatiale et temporelle des erreurs du GPS et l'étude de leur validité, en mettant l'accent sur les applications temps réel de réseau et les traitements non différentiels. Dans la deuxième partie, il s'agit de la théorie des traitements non différentiels, le Positionnement Ponctuel Précis (PPP), et le développement dans l'IDE de MATLAB de GPSS, logiciel de PPP. Les réseaux GPS sont en train de se développer rapidement dans le monde. En France, le service public de l'IGN (Institut Géographique National) a établi le Réseau GPS Permanent RGP1. Ses applications touchent différents domaines à différents niveaux de précision. Les applications en temps réel (DGPS, RTK) du RGP sont l'un des objectifs principaux de l'IGN. Dans ce concept, il faut gérer ou éliminer les biais correctement. Dans cette étude l'utilisation multi-référence du réseau avec l'établissement de modèles d'interpolation des différentes erreurs affectant les mesures GPS est examinée. Les méthodes de filtrage comme le filtrage de Kalman, la collocation et le krigeage sont étudiées. L'ionosphère affecte les ondes électromagnétiques en induisant un délai de transmission additionnel. Cet effet dépend du contenu total en électrons (TEC)2 et de la fréquence des ondes. Les méthodes de modélisation de l'ionosphère, employant les données des réseaux GPS, ont été beaucoup étudiées ces dernières années. L'analyse spectrale des moindres carrés (LSSA3) est appliquée aux séries temporelles correspondant aux valeurs de TEC de quatre années. Ces données sont obtenues à partir des modèles ionosphériques calculés par le logiciel de Berne pour les stations du RGP. Nous avons écrit les codes MATLAB nécessaires pour exploiter ces données, pour leur analyse spectrale, ainsi que pour l'établissement d'un modèle de prédiction. Ces analyses montrent que le spectre des données contient des périodes de 1 jour, 12 heures et 8 heures. Pour le positionnement absolu à partir du code, la validité de plusieurs modèles ionosphériques est étudiée, en examinant leur efficacité sur les données GPS réelles. En outre une nouvelle méthode d'établissement d'une grille ionosphérique pour la prévision du TEC est présentée. Ce modèle est basé sur les résultats de l'analyse spectrale des moindres carrés d'une série de quatre ans de données ionosphériques. Les grilles prédites pourront être diffusées par Internet pour des utilisations mono-fréquence du GPS. Les essais numériques d'interpolation par collocation et krigeage sont réalisés pour la partie résiduelle du délai troposphérique. L'interpolation des autres erreurs peut être effectuée de façon similaire. GPSS4 est un logiciel de Positionnement Ponctuel Précis (PPP) qui utilise les données brutes au format RINEX5 et les éphémérides précises. Avec cette méthode, en plus du positionnement absolu, nous pouvons estimer la valeur totale du délai troposphérique. Avec l'arrivée de la nouvelle fréquence L5 et les améliorations des orbites pour le temps réel cette méthode est très prometteuse. Développer le logiciel dans l'environnement de MATLAB présente l'avantage de la rapidité des tests et de la programmation scientifique avec ce langage. Nous avons développé toutes les fonctions nécessaires `a ces calculs, plus des utilitaires de visualisation des données et des résultats. A la différence du positionnement relatif, les erreurs corrélées ne sont pas éliminées dans le PPP. Les fonctions de calcul de ces corrections (”Phase Wind Up”, excentricité de phase du satellite, correction de marée terrestre, etc. ) font partie du logiciel. Note de contenu : 1 Introduction 1ere PARTIE 2 Les signaux GPS 2.1 NAVSTAR GPS 2.2 Principe de fonctionnement 2.3 Les ondes électromagnétiques 2.4 Caractéristiques des signaux GPS 2.4.1 Les codes PRN 2.4.2 Message radiodiffusé 2.4.3 Structure détaillée du signal 2.5 Les récepteurs GPS 2.6 Les observables 3 Les réseaux permanents 3.1 Introduction 3.2 Réseau IGS 3.2.1 IGS : Structure et aspect opérationnel 3.3 Réseau Permanent Européen EUREF 3.4 Réseau GPS Permanent RGP 3.5 Réseau GPS permanent dans les alpes REGAL 4 Erreurs et biais des mesures GPS 4.1 Introduction 4.2 Les effets atmosphériques 4.3 Erreurs d'orbite et horloge des satellites 4.3.1 Les orbites précises de l'IGS 4.3.2 Interpolation de Lagrange 4.4 Effet relativiste 4.5 Décalage du centre de phase des satellites 4.6 Variation du centre de phase du récepteur 4.7 Phase wind up 4.8 Délai différentiel de groupe TGD et biais différentiel de code 4.9 Effet de marée terrestre 4.10 Effet de surcharge océanique 4.11 Bruit du récepteur 4.12 Multi-trajet 4.13 Saut de cycle 4.13.1 Combinaison des mesures pour la détection des sauts de cycle 5 Délai ionosphérique 5.1 Introduction 5.1.1 Indice de réfraction de l'ionosphère 5.1.2 Délai de groupe ionosphérique 5.2 Modélisation de l'ionosphère 5.2.1 Modèle ionosphérique radiodiffusé de Klobuchar 5.3 Calcul du retard ionosphérique `a partir des mesures GPS 5.3.1 Combinaison indépendante de la géométrie 5.3.2 Modèle ionosphérique avec simple couche 5.3.3 Modèle local 5.3.4 Modèle global 5.3.5 Modèle ionosphérique tomographique 5.3.6 Comparaison de différents modèles ionosphériques 5.3.7 Test de validité des modèles ionosphériques 5.4 Modèle prédictif ionosphérique à base d'analyse spectrale des moindres carrés 5.4.1 Analyse spectrale des moindres carrés 5.4.2 La transformation des moindres carrés 5.4.3 Spectre des moindres carrés 5.4.3.1 LSS : estimation indépendante 5.4.4 Données ionosphériques et stratégie d'analyse LSS 5.4.5 Analyse LSS des données ionosphériques 5.4.6 LSS des données sans retrait de tendance 5.4.7 LSS des données avec retrait de tendance linéaire 5.4.8 Construction du modèle harmonique 5.4.9 Prévision d'erreurs ionosphériques 5.4.10 Etablissement d'une grille de prédiction ionosphérique 6 Délai troposphérique 6.1 Introduction 6.2 Les modèles de troposphère 6.2.1 Le modèle de Saastamoinen 6.2.2 Le modèle de Hopfield 6.2.3 Le modèle troposphérique de l'OTAN 6.3 Les fonctions d'élévation 6.3.1 Fonction de Marini 6.3.2 Fonction de Chao 6.3.3 Fonction de Herring 6.3.4 Fonction de Niell 6.4 Allongement troposphérique et GPS 6.4.1 Estimation du délai troposphérique par GPS 6.5 Interpolation des erreurs de réseau 6.5.1 Krigeage 6.5.1.1 Krigeage ordinaire 6.5.1.2 Krigeage universel 2e PARTIE 7 Positionnement Ponctuel Précis 7.1 Introduction 7.2 Le modèle mathématique 7.3 Filtrage de Kalman 7.3.1 Les équations du filtre de Kalman classique 7.3.2 Filtre de Kalman étendu 7.3.3 Modèle discret de Gauss-Markov 7.3.4 Modèle dynamique 7.3.4.1 Modèle dynamique étendu 7.4 Poids des mesures 7.5 Mise en oeuvre du filtre 7.6 ITRF 7.6.1 ITRF et GPS 7.7 Corrections du positionnement non différentiel 7.7.1 Effets satellitaires 7.7.2 Effets de déplacement du site 7.8 PPP monofréquence 7.9 Présentation de la boîte à outils MATLAB 7.9.1 Le logiciel GPSS Version 1.00 7.9.2 Les fonctions de GPSS 7.10 Analyses numériques 7.10.1 Traitement journalier 7.10.2 Traitement d'une semaine 7.10.3 Estimation de la troposphère 7.10.4 Application aux mouvements de la croûte terrestre 7.10.5 Traitement mono fréquence 7.10.6 Positionnement cinématique 7.10.7 Trajectographie cinématique 8 Conclusions et perspectives Numéro de notice : 13594 Affiliation des auteurs : LAREG (1991-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Géodésie : Observatoire de Paris : 2005 Organisme de stage : LAREG (IGN) nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-02071417 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45205

Monitoring the ionosphere with GPS: space weather / Anthea Coster in GPS world, vol 14 n° 5 (May 2003)

Public [article]  inGPS world > vol 14 n° 5 (May 2003) . - pp 42 - 49 Titre : Monitoring the ionosphere with GPS: space weather Type de document : Article/Communication Auteurs : Anthea Coster, Auteur ; J. Foster, Auteur ; P. Erickson, Auteur Année de publication : 2003 Article en page(s) : pp 42 - 49 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes IGN] données GPS [Termes IGN] ionosphère [Termes IGN] magnétosphère [Termes IGN] rayonnement ultraviolet [Termes IGN] surveillance météorologique [Termes IGN] tempête [Termes IGN] teneur totale en électrons Résumé : (Auteur) Here on Earth, high winds, heavy rains, deep snow, and other forms of severe weather can disrupt our daily lives. Conditions on the Sun and in the solar wind, magnetosphere, and the ionosphere can also affect our lives through the effects they have on satellites, communications, navigation, and power systems. Scientists are now studying space weather with a wide range of tools to try to learn more about the physical and chemical processes taking place in the upper atmosphere and beyond. One of these tools is GPS. The signals from the GPS satellites travel through the ionosphere on their way to receivers on or near Earth's surface. The free electrons populating this region of the atmosphere affect the propagation of the signals, changing their speed and direction of travel. By processing the data from a dual-frequency GPS receiver, it's actually possible to estimate just how many electrons were encountered by the signal along its travel path - the total electron content (TEC). TEC is the number of electrons in a column with a cross-sectional area of one square meter centered on the signal path. If a regional network of ground-based GPS receivers is used, then a map of TEC above the region can be constructed. The TEC normally varies smoothly from day to night as Earth's dayside atmosphere is ionized by the Sun's extreme ultraviolet radiation, while the nightside ionosphere electron content is reduced by chemical recombination. But the ionosphere can experience stormy weather just as the lower atmosphere does. Smooth variations in TEC are replaced by rapid fluctuations, and some regions experience significantly higher or lower TEC values than normal. In this month's column, we look at how GPS is being used to study such storms and how it is furthering our understanding of the Earth-Sun environment. Numéro de notice : A2003-421 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=26501 [article]

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Contribution au positionnement en temps réel par GPS / Muhammad Ali Sammuneh (2003)  

Public Titre : Contribution au positionnement en temps réel par GPS : prédiction de la correction ionosphérique Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Muhammad Ali Sammuneh, Auteur ; Martine Feissel-Vernier , Directeur de thèse Editeur : Paris, Meudon et Nançay : Observatoire de Paris Année de publication : 2003 Importance : 145 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Thèse de doctorat de l'Observatoire de Paris en dynamique des systèmes gravitationnels, école doctorale astronomie et astrophysique d'Ile-de-France Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale [Termes IGN] correction ionosphérique [Termes IGN] GPS en mode différentiel [Termes IGN] positionnement cinématique en temps réel [Termes IGN] positionnement par GPS [Termes IGN] prédiction [Termes IGN] série temporelle [Termes IGN] signal GPS [Termes IGN] temps réel [Termes IGN] teneur totale en électrons Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) L'existence d'un réseau GPS permanent sur un territoire donné permet de réaliser un positionnement en temps réel à l'aide de récepteurs monofréquences mis en station pour des sessions d'observation de courte durée. L'objet de la recherche est l'élaboration d'une procédure optimale de prédiction du retard du signal GPS dû à la traversée de l'ionosphère, à partir de l'analyse des observations de stations bifréquences du réseau d'appui. L'influence de l'ionosphère sur le trajet des signaux radioélectriques du système de navigation GPS est exprimée à l'aide du paramètre physique donnant le contenu total en électrons de la zone traversée. Le caractère dominant de ses variations temporelles en un lieu donné est un cycle diurne très marqué et d'amplitude irrégulière, dû à l'influence du rayonnement solaire. La complexité du signal à prédire nous a amené à faire appel à des outils statistiques de traitement de séries temporelles empruntés principalement aux domaines de l'économétrie et de la métrologie des fréquences. Nous avons deux séries de données à prédire dans cette étude. La première série est basée sur un réseau d'une quarantaine de stations en Europe de l'ouest. La deuxième est le résultat d'une seule station GPS en France. Un prédicteur optimal des paramètres ionosphériques est obtenu par l'analyse de données du réseau. Ensuite il est testé sur les données de station. Le niveau maximum de l'erreur de positionnement due au prédicteur est équivalent à 12 cm pour une ligne de base de 100 km. Note de contenu : 1 - Utilisations géodésiques du GPS 1.1 Notions de base du GPS 1.2 Signaux GPS et types de positionnement 1.3 Modélisation et analyse des observations GPS 1.4 Postes d'erreurs 1.5 Le positionnement différentiel (DGPS) 1.6 Les Réseaux permanents 2 - L'ionosphère et ses effets sur le trajet du signal GPS 2.1 Les techniques de mesure de l'ionosphère 2.2 La réfraction ionosphérique du signal GPS 2.2.1 Vitesse de groupe et vitesse de phase 2.2.2 Le retard ionosphérique 2.3 Modélisation régionale du retard ionosphérique 2.4 Modélisation globale du retard ionosphérique 2.5 Effets ionosphériques relatifs 3 - Statistiques des séries chronologiques 3.1 Décomposition et filtrage 3.2 La variance d'Allan 3.3 La prédiction linéaire 4 - Analyse et prédiction du contenu électronique de l'ionosphère (TEC) 4.1 Présentation des données 4.2 Choix d'une approche prédictive adaptée à la structure du signal 4.3 Recherche du prédicteur optimal 4.4 Test du prédicteur sur les données d'une station RGP Résumé et perspectives Numéro de notice : 18602 Affiliation des auteurs : LAREG (1991-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Dynamique des systèmes gravitationnels : Observatoire de Paris : 2003 Organisme de stage : LAREG (IGN) nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-02167397v1 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45273

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Bestimmung des Gesamtelektroneninhalts der Ionosphäre aus PRARE-Entfernungs- und Dopplerbeobachtungen / Frank Flechtner (2000)

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Mapping and predicting the Earth's ionosphere using the Global Positioning System / Stefan Schaer (1999)  

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Real-time estimation of ionospheric delay using GPS measurements / L.S. Lin (1998)

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Etude du comportement du contenu électronique total et de ses irrégularités dans une région de latitude moyenne / René Warnant (1996)

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Ionosphere and geodetic satellite systems / Urs Wild (1994)  

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Altimetric ionospheric correction using DORIS Doppler data / P. Escudier (1991)

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