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Développement et validation d'une méthode de calcul GPS intégrant des mesures de profils de vapeur d'eau en visée multi-angulaire pour l'altimétrie de haute précision / Pierre Bosser (2008)
Titre : Développement et validation d'une méthode de calcul GPS intégrant des mesures de profils de vapeur d'eau en visée multi-angulaire pour l'altimétrie de haute précision Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Pierre Bosser , Auteur ; Jacques Pelon, Directeur de thèse ; Olivier Bock , Encadrant ; Christian Thom , Directeur de thèse Editeur : Paris : Université de Paris 6 Pierre et Marie Curie Année de publication : 2008 Importance : 261 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse de doctorat pour obtenir le titre de docteur de l'université Pierre et Marie Curie, spécialité méthodes physiques en télédétectionLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] correction du signal
[Termes IGN] correction troposphérique
[Termes IGN] diffusion de Raman
[Termes IGN] Lidar
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] retard troposphérique
[Termes IGN] signal GPS
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eau
[Termes IGN] traitement de données GNSSIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) L'Institut Géographique National (IGN) s'intéresse à l'utilisation du GPS pour des activités de nivellement de précision : c'est un système fonctionnant en tout temps, relativement simple à mettre en œuvre et de faible coût. Une des sources d'erreur majeure reste la correction des effets de propagation des signaux GPS lors de la traversée de la troposphère qui limite la précision verticale à 3 - 15 mm pour une précision planimétrique millimétrique, ce qui restreint son utilisation aux applications de nivellement de précision moyenne. Dans le contexte d'amélioration des performances obtenues par cette technique, l'action NIGPS lancée en 1999 à l'IGN vise à développer une méthode de correction des effets atmosphériques basée sur le sondage de l'humidité dans la basse atmosphère à l'aide d'un lidar Raman vapeur d'eau à visées multi-angulaires. Ce projet est mené en collaboration avec le Service d'Aéronomie du CNRS. Soutenue en 2005, la thèse de Jérôme Tarniewicz pose les bases de cette problématique et, à partir de simulations numériques de mesures lidar Raman, démontre l'apport potentiel de la technique lidar Raman pour la correction des retards troposphériques pour atteindre un positionnement vertical de précision millimétrique. Ce travail de thèse s'inscrit donc dans la continuité de ces travaux et a pour objectif de poursuivre l'étude méthodologique, les développements instrumentaux, notamment au niveau du traitement des signaux lidar, et la validation expérimentale de l'analyse conjointe des observations GPS et lidar.
Dans une première partie, l'étude de l'influence de la variabilité spatiotemporelle des retards troposphériques GPS est réalisée à partir de simulations numériques. Une méthode de correction des retards hydrostatiques plus précise que celle utilisée traditionnellement est proposée. Un autre aspect important de ce travail permet de confirmer l'apport de la mesure lidar multi-angulaire lors du traitement GPS et de démontrer que l'étalonnage des mesures lidar Raman peut être obtenu lors du traitement GPS. Ces premiers résultats sont encourageants pour un futur couplage GPS - lidar Raman et posent les bases en ce qui concerne les performances requises pour le lidar.
La deuxième partie présente les techniques d'analyse des signaux lidar Raman originales utilisées, dont une a été développée pour corriger le biais systématique lié aux fluctuations statistiques des mesures lidar en mode “ comptage de photons ”. Des critères objectifs permettant d'optimiser le rapport signal-à-bruit des mesures par moyennage spatial et temporel ont été introduits. Des profils de rapport de mélange de vapeur d'eau et des retards troposphériques humides précis peuvent alors être restitués en visées zénithales et obliques. Ces méthodes ont été validées lors de plusieurs campagnes météorologiques.
Dans la troisième partie, des observations lidar Raman et GPS (entre autres), réalisées lors de la campagne VAPIC en 2004, ont permis de valider les méthodes de traitement du signal lidar et de tester différentes approches de traitement GPS mais aussi de couplage des mesures de ces deux techniques. Les observations lidar effectuées au zénith, sur des sessions de 6 h dans des conditions stables et relativement sèches, sont ainsi utilisées pour une correction des signaux GPS : par rapport à un traitement classique, une amélioration de la précision de restitution de la composante verticale est obtenue ; les résultats montrent cependant l'importance sur les cas étudiés du trajet multiple corrigé par stacking. Les mesures lidar n'étant pas parfaitement étalonnées, l'estimation conjointe lors du traitement de la hauteur et de la constante d'étalonnage lidar est effectuée : elle permet une amélioration significative de la détermination de la composante verticale. L'analyse des résidus GPS post-traitement, à l'aide des visées lidar obliques réalisées dans des conditions plus variables et plus humides, montre que ceux-ci contiennent une signature liée à cette variabilité. Des mesures lidar obliques restent donc indispensables pour atteindre une meilleure précision. La principale difficulté à surmonter pour réaliser cette correction est alors de définir une procédure réduisant l'erreur dans les directions des satellites non observés (une seule observation lidar étant possible à la fois). Pour cela, nous envisageons d'explorer la piste de l'assimilation des observations lidar, voire des observations lidar et GPS obliques simultanément, dans un modèle météorologique méso-échelle.Note de contenu : I- Influence de la troposphère et de sa modélisation sur la détermination précise de la composante verticale par GPS
1. Le positionnement précis par GPS
1.1 Principe du positionnement par GPS
1.2 Inventaire des sources d'erreur
1.3 Conclusion
2. Modélisation de la troposphère dans les traitements GPS
2.1 Stratégies usuelles pour la correction de la troposphère
2.2 Proposition d'un nouveau modèle du retard hydrostatique au zénith
2.3 Conclusion
3. Evaluations par simulations des modèles troposphériques
3.1 Objectifs et méthode
3.2 Évaluation des fonctions de projection pour un réseau régional
3.3 Évaluation des erreurs de positionnement liées aux modélisations troposphériques
4. Conclusion sur la modélisation troposphérique en GPS
II- Un lidar pour la restitution de profils d'humidité et de retards humides
5. Traitement des signaux Raman pour une restitution précise de profils d'humidité
5.1 Introduction
5.2 Principe physique de la mesure de vapeur d'eau par lidar Raman
5.3 Modèles utilisés pour la restitution de rapports de mélange
5.4 Intégration des signaux mesurés
6. Correction du biais lié aux fluctuations statistiques des signaux Raman
6.1 Position du problème
6.2 Notations utilisées
6.3 Nouveaux estimateurs du rapport de mélange
6.4 Application et validation sur des simulations lidar
6.5 Conclusion
7. Etalonnage du lidar IGN-SA
7.1 Introduction
7.2 Méthodes examinées pour l'étalonnage opérationnel du lidar IGN-SA
7.3 Application : Étalonnage du lidar IGN-SA
7.4 Conclusion
8. Validation de la mesure de rapport de mélange lidar par comparai-son aux radiosondages
8.1 La campagne VAPIC 2004
8.2 La campagne COPS 2007
8.3 Conclusion
9. Restitution de retard troposphérique par lidar Raman
9.1 Calcul du retard humide à partir du profil de rapport de mélange
9.2 Utilisation de profils de température et de pression
9.3 Complément pour le profil de rapport de mélange
10 Conclusion sur la mesure de vapeur d'eau par lidar Raman
III- Étude du couplage lidar Raman - GPS à partir des données de la campagne VAPIC
11 La campagne VAPIC_2004
11.1 Présentation de la campagne VAPIC
11.2 Instrumentation
11.3 Description météorologique
12 Analyse de la variabilité de la vapeur d'eau pendant la campagne VAPIC et de son impact sur la solution GPS
12.1 Impact des modélisations de la troposphère sur les solutions GPS
12.2 Intercomparaison des retards humides GPS avec radiosondages et radiomètres
12.3 Impact de la variabilité atmosphérique sur les solutions GPS
12.4 Discussion
13 Comparaison des retards humides mesurés par GPS et lidar Raman
13.1 Introduction
13.2 Description des données utilisées
13.3 Visées lidar au zénith
13.4 Suivi de satellites
13.5 Conclusion
14 Analyse et correction troposphérique des signaux GPS à l'aide d'observations lidar
14.1 Etude des solutions GPS PPP
14.2 Correction des observations GPS
14.3 Étalonnage de la mesure lidar lors du traitement GPS
14.4 Conclusion et discussion
IV- Conclusion et perspectivesNuméro de notice : 13611 Affiliation des auteurs : LOEMI (1985-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Méthodes physiques en télédétection : Paris 6 : 2008 Organisme de stage : LOEMI (IGN) nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-00322404/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45212 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13611-01 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible 13611-02 THESE Livre Centre de documentation Thèses Disponible
Titre : EuroSDR workshops and projects : The final report on the EuroSDR CityGML Project, the Proceedings of the 'Production Partnership Management' and the 'international calibration and orientation workshop' EUROCOW [janvier] 2008 and the 'Geosensor networks workshop' [février 2008] Type de document : Actes de congrès Auteurs : European Spatial Data Research EuroSDR, Auteur Editeur : Dublin : European Spatial Data Research EuroSDR Année de publication : 2008 Collection : EuroSDR official publication, ISSN 0257-0505 num. 54 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] chambre à grand format
[Termes IGN] étalonnage de capteur (imagerie)
[Termes IGN] géoréférencement
[Termes IGN] orientation du capteur
[Termes IGN] réalité virtuelle
[Termes IGN] signal GalileoNote de contenu : - Production Partnership Management Workshop / Editors: Ray Patrucco and Keith Murray
- International Calibration and Orientation Workshop EuroCOW 2008 / Editors: Ismael Colomina and Eva Hernández
- Geosensor Networks Workshop / Editors: Christian Heipke and Monika Sester
- Final Report on the EuroSDR CityGML Project / Editor: Thomas H. KolbeNuméro de notice : 17836 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Actes En ligne : http://bono.hostireland.com/~eurosdr/km_pub/no54/index.htm Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=64126 Contient
- Final report on the EuroSDR CityGML Project / Thomas H. Kolbe (2008)
- International Calibration and Orientation Workshop, EuroCOW 2008, 30 janvier - 1er février 2008, Castelldefels, Espagne / Ismael Colomina (2008)
- Workshop on production partnership management, Ordnance Survey, Southampton, 7-9 November 2007, England / Ray Patrucco (2008)
- EuroSDR & ISPRS Workshop Geosensor Networks, February 20 - 22 2008, Hannover Germany / Christian Heipke (2008)
Multi-dimensional B-spline modeling of spatio-temporal Ionospheric signals / C. Zeilhofer (2008)
Titre : Multi-dimensional B-spline modeling of spatio-temporal Ionospheric signals Type de document : Monographie Auteurs : C. Zeilhofer, Auteur Editeur : Munich : Bayerische Akademie der Wissenschaften Année de publication : 2008 Collection : DGK - A Sous-collection : Theoretische Geodäsie num. 123 Importance : 86 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-7696-8203-8 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement du signal
[Termes IGN] B-Spline
[Termes IGN] décomposition
[Termes IGN] géodésie spatiale
[Termes IGN] ionosphère
[Termes IGN] modélisation 3D
[Termes IGN] signal GPS
[Termes IGN] traitement du signalIndex. décimale : 24.20 Traitement du signal Résumé : (Auteur) Nowadays, ionospheric phenomena can be monitored globally from data of various satellite missions with an unprecedented accuracy. In many applications, like modeling the equatorial anomaly, regional processes are of special interest. To study regional phenomena multi-dimensional mathematical tools may be applied. In this report a regional multi-dimensional representation based on quadratic B-splines is derived and applied to spatio-temporal data sets.
At first the theory of a multiscale analysis is introduced, i.e. the decomposition of signals into a smoother version arid a number of detail signals for the 1-dimensional case. To develop a multiscale analysis we introduce B-splines as scaling functions. The corresponding base functions, i.e. the B-spline wavelets can be computed via the so-called two-scale relations from the scaling functions. Series coefficients of the B-spline expansion can be computed by evaluating inner products using the dual base functions or by applying parameter estimation procedures. To generalize a 1-dimensional B-spline representation to the multi-dimensional case tensor product techniques are used. A data compression algorithm is derived from the multiscale analysis, i.e. we gain a tool to handle huge digital data sets.
In our applications we decompose ionospheric functions, e.g. the electron density or the vertical total electron content, into a reference part and an unknown correction term. We apply our approach regionally to the correction term, i.e. we expand it in a multi-dimensional series expansion in terms of B-splines. Since our observations are located rather unbalanced with respect to space and time finer structures are modelable only in regions with a sufficient number of observation sites. The multiscale analysis derived from the wavelet analysis allows monitoring the ionospheric signals at different resolution levels.Numéro de notice : 15413 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/POSITIONNEMENT Nature : Monographie Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=62713 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 15413-01 24.20 Livre Centre de documentation Physique Disponible 15413-02 24.20 Livre Centre de documentation Physique Disponible
Titre : On generalized signal waveforms for satellite navigation Type de document : Thèse/HDR Auteurs : José Avila-Rodriguez, Auteur Editeur : Munich : Universität der Bundeswehr Année de publication : 2008 Importance : 438 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Vollständiger Abdruck der bei der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik der Universität der Bundeswehr München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) eingereichten Dissertation / A thesis submitted to the faculty of aerospace engineering in fulfillment of the requirements for the degree of doctor of engineeringLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement du signal
[Termes IGN] bande spectrale
[Termes IGN] forme d'onde
[Termes IGN] modulation de fréquence
[Termes IGN] modulation du signal
[Termes IGN] onde porteuse
[Termes IGN] signal GNSSRésumé : (auteur) This thesis provides a comprehensive overview of all current and planned satellite navigation systems, either global or regional, putting special emphasis on their signal structure. Particular attention is paid to the European Global Navigation Satellite System Galileo, under development at the moment. The results of this work can be considered as a significant contribution to the design and development of the Galileo’s Open Service (OS) in the E1 frequency band. The present work provides as main contribution a generally valid theoretical framework with which all current and future navigation signals can be described. Generalized signal waveforms and their corresponding time and spectral characteristics are derived and investigated. Complete families of signals are presented and analyzed regarding their spectral and performance characteristics, underlining their potential for future generations of satellite navigation systems. This thesis proves that the generalized signal waveforms proposed in this work cover any current and other optimized signals that could be proposed in the future. In this sense, it is shown that all current navigation signals can be mathematically described as Multilevel Coded spreading Symbols or, in particular, as Binary Coded Symbols. Using the analytical expressions of the generalized signal model, the corresponding generalized signal waveforms are further studied regarding their Spectral Separation Coefficients (SSCs). This parameter is of great interest in satellite navigation to understand the compatibility between different signals. Generalized formulas for smooth spectra are also derived to calculate the SSCs between any two arbitrary signals. Particular cases of interest are computed following the obtained analytical expressions and by means of simulations with real Pseudo Random Noise (PRN) codes. Results from this comparison show a perfect matching between the predicted analytical results and the numerical computations. Realistic scenarios are carried out to assess the impact of non-ideal PRN codes and navigation data onto the spectral properties that have been derived analytically. Finally, current and new multiplexing schemes are studied in detail together with the feasibility to introduce optimized signal waveforms. Special attention is paid to understand the required changes that are necessary to multiplex non-binary signals. Pros and Cons of the different solutions are discussed and investigated with regard to the application of future signal waveforms. Among these last ones, the Composite Binary Offset Carrier (CBOC) implementation of the Multiplexed Binary Offset Carrier (MBOC) modulation for the Galileo’s Open Service signal in the E1 frequency band deserves an important chapter. In addition, some chapters are dedicated to analyze receiver structures optimized to work with MBOC for both GPS and Galileo. Note de contenu : 1. Introduction
1.1 Objectives of this Thesis
1.2 Contributions of this Thesis
1.3 Thesis Outline
2. Global Navigation Satellite Systems (GNSS)
2.1 GNSS – Thinking global
2.2 Scenes from the Present
2.3 The Global Positioning System (GPS
2.4 Galileo
2.5 GLONASS
2.6 Compass
2.7 Summary on Global Navigation Satellite Systems
2.8 Regional Satellite Navigation Systems
2.9 GNSS Augmentation Systems
2.10 Pseudolites
3. Galileo Baseline Evolution
3.1 Introduction
3.2 Square-Root Raised Cosine (SRRC) Signal waveforms for Galileo ?
3.3 Galileo Baseline of 2002
3.4 The Long Way to the Agreement
3.5 Agreement of 2004: BOC(1,1)+BOCcos(15, 2.5)
3.6 The Way to Today’s Baseline
3.7 MBOC(6,1)
4. GNSS Signal Structure
4.1 GNSS Modulation Schemes
4.2 Multilevel Coded Spreading Symbols (MCS)
4.3 Binary Coded Symbols (BCS)
4.4 Sinusoidal Multilevel Coded Symbol (SMCS) Signals
4.5 Generalized Multilevel Coded Symbols (GMCS)
4.6 CBCS Modulation definition and analysis of performance
4.7 MBOC modulation definition and analysis
4.8 Other Modulation Schemes
5. Spectral Separation Coefficient (SSC)
5.1 Definition
5.2 Derivation of analytical expressions
6. Spectral Separation Coefficients with data and non ideal codes
6.1 Analytical expressions when data is present
6.2 Computation of non-ideal Spectral Separation Coefficients
7. Signal Multiplex Techniques for GNSS
7.1 Introduction
7.2 Multiplexing Schemes
7.3 Linear Modulation (Spatial Combining)
7.4 Majority Signal Voting
7.5 Hard Limiting
7.6 Quadrature Product Sub-carrier Modulation
7.7 Coherent Adaptive Sub-Carrier Modulation (CASM) and Interplex
7.8 Intervoting (Interplex + Majority Voting
7.9 FDMA vs. CDMA
8. Conclusions and Recommendations
8.1 Conclusions
8.2 Recommendations for Future WorkNuméro de notice : 14903 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère Note de thèse : PhD : aerospace engineering : Universität der Bundeswehr München : 2008 DOI : sans En ligne : http://athene-forschung.unibw.de/node?id=86167 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76793 3D modelling of the tropospheric refractivity using a permanent GPS network / D. Marcias-Valadez in Geomatica, vol 61 n° 4 (December 2007)
[article]
Titre : 3D modelling of the tropospheric refractivity using a permanent GPS network Type de document : Article/Communication Auteurs : D. Marcias-Valadez, Auteur ; Marc Cocard, Auteur ; Rock Santerre, Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 445 - 453 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] données météorologiques
[Termes IGN] modélisation 3D
[Termes IGN] précision du positionnement
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] réfraction atmosphérique
[Termes IGN] réseau géodésique permanent
[Termes IGN] signal GPS
[Termes IGN] SuisseRésumé : (Auteur) Le délai troposphérique inhérent aux signaux GPS a des répercussions négatives sur la précision du positionnement. Toutefois, il peut aussi fournir des renseignements sur l’état de la troposphère, qui peuvent être utiles pour de nombreuses applications météorologiques. Avec un réseau permanent de récepteurs GPS et en utilisant les délais humides en pente (DHP) entre les récepteurs et les satellites, il est possible d’élaborer un modèle 3D pour la réfractivité humide à l’intérieur du réseau. À cette fin, nous proposons l’utilisation d’un développement en série 3D de Taylor. Pour faire l’essai de cette approche, on a utilisé un réseau permanent de 43 stations GPS en Suisse pour évaluer les DHP. Ensuite, ces valeurs ont servi de données d’intrant pour le modèle proposé. L’utilisation de ce modèle permet d’évaluer le délai humide zénithal (DHZ) pour un emplacement 3D aléatoire à l’intérieur du réseau. Le DHZ qui en découle peut ensuite être utilisé pour corriger les délais troposphériques de tout récepteur GPS itinérant supplémentaire qui ne fait pas partie du réseau. On a validé les valeurs humides de réfractivité obtenues du modèle avec les données météorologiques rassemblées à des stations météorologiques indépendantes en Suisse. Copyright Geomatica Numéro de notice : A2007-588 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article DOI : 10.5623/geomat-2007-0046 En ligne : https://doi.org/10.5623/geomat-2007-0046 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=28951
in Geomatica > vol 61 n° 4 (December 2007) . - pp 445 - 453[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 035-07041 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Gateway to a successful start of Galileo: gate, Galileo test environment / S. Plum in Geoinformatics, vol 10 n° 8 (01/12/2007)PermalinkGeneration of a consistent absolute phase center correction model for GPS receiver and satellite antennas / Ralf Schmid in Journal of geodesy, vol 81 n° 12 (December 2007)PermalinkThe wavelet method as an alternative for reducing ionospheric effects from single-frequency GPS receivers / E.M. DE Souza in Journal of geodesy, vol 81 n° 12 (December 2007)PermalinkStudy of the statistics of water vapor mixing ratio determined from Raman lidar measurements / Pierre Bosser in Applied Optics, vol 46 n° 3 ([20/11/2007])PermalinkReflecting on GPS: sensing land and ice from low Earth orbit / S.T. Gleason in GPS world, vol 18 n° 10 (October 2008)PermalinkBrainy positioning: processing GPS data with neural networks / Rodrigo Figueiredo Leandro in GPS world, vol 18 n° 9 (September 2007)PermalinkLe positionnement en intérieur / Nel Samama in XYZ, n° 112 (septembre - novembre 2007)PermalinkEtude pour la réalisation de cartes de visibilité satellitaire GNSS / G. Bizouard in XYZ, n° 111 (juin - août 2007)PermalinkGalileo signal experimentation / M. Hollreiser in GPS world, vol 18 n° 5 (May 2007)PermalinkGPS sidereal filtering: coordinate- and carrier-phase-level strategies / A.E. Ragheb in Journal of geodesy, vol 81 n° 5 (May 2007)Permalink