Effets géomagnétiques sur les GPS

Effets géomagnétiques sur les GPS.  Description suit.

Les systèmes de navigation modernes qui utilisent les signaux des ondes radioélectriques émis à partir de l'ionosphère ou se propageant dans celle-ci pour déterminer la portée ou la distance, sont soumis à divers phénomènes pouvant nuire à leurs performances. Ainsi, les systèmes, tels que le Système de positionnement global (GPS), qui utilisent des constellations de satellites sur orbite terrestre, sont affectés par les phénomènes météorologiques de l'espace. En principe, le GPS utilise les positions connues des satellites et leurs distances d'un récepteur pour localiser ce dernier.

Lorsque des particules chargées émises par le Soleil atteignent la Terre, elles peuvent perturber le champ magnétique terrestre. En outre, dans l'ionosphère, la densité d'électrons (nombre d'électrons dans une région donnée) peut varier considérablement, dans le temps et dans l'espace.

Le récepteur GPS utilise les signaux radioélectriques provenant de plusieurs satellites en orbite afin de déterminer la portée ou la distance de chaque satellite et, à l'aide de ces données, définir la position actuelle du récepteur. Les signaux radioélectriques traversent l'ionosphère et, ce faisant, sont soumis à des variations dans la structure de la densité d'électrons de l'ionosphère. Les changements dans la densité d'électrons attribuables aux conditions météorologiques de l'espace peuvent modifier la vitesse de propagation des ondes radioélectriques, ce qui provoque un « délai de propagation » du signal GPS. Ce délai peut varier d'une minute à l'autre, et ces intervalles de changement rapide peuvent durer plusieurs heures, en particulier dans les régions polaires et aurorales. Cette fluctuation dans la durée de la propagation est la cause d'erreurs dans la détermination de la portée appelées « erreurs de portée ».

Les performances des récepteurs GPS monofréquence utilisant les techniques de Poursuite de phase codée peuvent être considérablement affectées par les délais de propagation dans l'ionosphère. L'utilisation de récepteurs GPS à double fréquence peut, dans certaines conditions, compenser la plupart des délais de propagation dans l'ionosphère en mesurant les divers retards enregistrés aux deux fréquences. Les corrections de délai ionosphérique d'une région peuvent être effectuées à partir d'un réseau de récepteurs à double fréquence positionnés avec précision, puis être transmises en temps quasi réel aux utilisateurs de récepteurs monofréquence des régions concernées. Un tel système est exploité par le Système canadien de contrôle actif de Ressources naturelles Canada.

Une autre technique GPS consiste à utiliser la Poursuite de la phase de la porteuse. Cette technique permet de comparer les phases de cycles individuels des ondes porteuses. Cependant, si la densité d'électrons le long du parcours du signal se propageant d'un satellite à un récepteur change très rapidement en raison de perturbations météorologiques de l'espace, le changement rapide qui se produira alors dans la phase des ondes radioélectriques pourrait affecter le récepteur GPS, perturbations qui se présenteraient sous la forme de « perte du verrouillage ». La perte temporaire du verrouillage peut entraîner un « glissement de cycle », c'est-à-dire une discontinuité dans la phase du signal. Des variations très rapides (de moins de 15 secondes environ) dans l'intensité et la phase du signal sont appelées « scintillations ionosphériques». Ces scintillations peuvent perturber les performances des récepteurs lorsqu'ils mesurent la phase de la porteuse; elles peuvent conduire à la collecte de fausses données, voire à l'absence de collecte de données. Les récepteurs à phase codée sont moins sensibles à ces scintillations.

D'autre part, le système GPS permet d'effectuer sans discontinuité des mesures courantes du contenu total des électrons (agrégat d'électrons le long de chaque trajet de propagation des ondes radioélectriques, du satellite au récepteur) le long d'une multitude de parcours de signal variables jusqu'à chaque station réceptrice située dans un réseau régional ou global. La prise de ces mesures permet de cartographier les variations dans la densité d'électrons de l'ionosphère d'une région. Ces données peuvent servir à l'étude des phénomènes météorologiques de l'espace.

Pour plus d'informations sur le GPS, s'il vous plaît visitez la page de Publication des du Système canadien de référence spatiale.