GPS SATELLITE SKY DISTRIBUTION: IMPACT ON THE PROPAGATION OF SOME IMPORTANT ERRORS IN PRECISE RELATIVE POSITIONING

 

Cette recherche est une étude de l'impact de la distribution des satellites du système de positionnement global GPS (Global Positioning System) dans le ciel de l'observateur sur la propagation de quelques erreurs importantes dans les résultats du positionnement relatif de precision en mode statique, pour des lignes de base d'une centaine de kilomètres ou moins.

Même le déploiement complet de la constellation GPS, composée de 24 satellites, ne produira une distribution uniforme des satellites dans le ciel de l'observateur. La distribution est fonction de la latitude du site d'observations, parce que les orbites des satellites GPS ont des inclinaisons différentes de 90° .

Le comportement de la matrice de variances-covariances et les effets de quelques erreurs systématiques importantes sur les résultats du positionnement relatif de précision sont étudiés en fonction de la distribution des satellites GPS dans le ciel de l'observateur, en utilisant une version amiliorée d'une technique de simulations initialement suggérée par Geiger de l'institut ETH de Zürich. Les inconnues considérées sont les coordonnées des stations, la synchronisation relative des horloges des récepteurs et le délai troposphérique zénithal relatif. Les biais analysés sont: la réfraction troposphérique relative, la réfraction ionosphérique absolue, le biais dans les coordonnées horizontales de la station fixe et le biais dans la coordonnée verticale de la station fixe. Les résultats des simulations sont en accord avec ceux obtenus du traitement d'observations GPS réelles avec une marge d'erreur d'environ ± 25%.

L'orientation et la forme de 1'ellipsoïde de confiance, et les coefficients de corrélation entre les inconnues sélectionnées, sont utilisés pour étudier le comportement de la matrice de variances-covariances. Les erreurs systématiques introduites par les biais dans un réseau de stations sont représentées par les changements dans les coordonnées des stations et les paramètres des transformations affines. Les valeurs numériques de ces paramètres sont présentées pour des configurations de satellites produites par la constellation prototype et la constellation complète GPS.

L'étude a permis d'apprécier le comportement de la matrice de variances-covariances et les variations dans les effets des erreurs systématiques en fonction de la distribution des satellites dans le ciel de l'observateur et de la sélection de I'angle d'élévation minimal d'observations. Les magnitudes des effets des biais étudiés sur les résultats du positionnement relatif peuvent atteindre 10 cm pour les erreurs indépendantes de la longueur des lignes de base et 10 ppm pour les erreurs dépendantes de la longueur des lignes de base. Les applications suggérées de cette technique sont la planification (pré-analyse) et l'évaluation des résultats (post-analyse) des campagnes GPS.