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

Echelle de temps en heure 0 Précipitation radar en mm/h Echelle de temps en heure 0 Densité de vapeur d’eau en g/m3. Coupe horizontale à 500 m d’altitude. Passage d’une zone de précipitations

Précipitation radar en mm/h Coupe verticale Est-Ouest de la densité de vapeur d’eau en g/m Echelle de temps en heure 0

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)