Etude Du Positionnement Précis Avec Corrections

il y a 1 semaine

Toulouse, France CNES - Centre National d'Etudes Spatiales Temps plein

Stage, 4-6 mois
- Temps plein
- Aucune expérience exigée
- Master, Bac+5
- Télécom et Navigation

**Mission**:
Les systèmes de positionnement, initialement restreints à un usage militaire, sont de nos jours parfaitement intégrés dans notre quotidien (smartphones, montres connectées,). Parmi toutes les techniques permettant de se positionner sur Terre, la plus connue est la géolocalisation par satellite.

Le service de navigation du CNES a entre autres pour objectif la mise en place d’algorithmes performants de positionnement et de restitution de trajectoire à partir de mesures effectuées par des systèmes de localisation par satellites (_Global Navigation Satellite Systems_ ou GNSS). L’estimation de la position récepteur est traditionnellement réalisée à partir des observables de code, de phase et de décalage Doppler à l’aide d’un estimateur moindres carrés ou d’un filtre de Kalman.

En supposant que toutes les sources d’erreurs qui affectent les mesures GNSS peuvent être déterminées, le positionnement à partir de la mesure de phase permet d’atteindre des précisions centimétriques à la condition que l’ambiguïté entière de phase soit correctement estimée. La première méthode de positionnement historiquement développée utilisant la mesure de phase non ambiguë est la méthode du Real-Time Kinematic (RTK) : la différence entre les mesures reçues par le récepteur et une station proche permet de retirer les erreurs communes et d’améliorer la fixation de ces ambiguïtés. En particulier, si la station de référence par rapport à laquelle on souhaite se positionner n’est pas trop éloignée (quelques dizaines de kilomètres), les effets atmosphériques comme l’élongation ionosphérique et le retard troposphérique que subissent la station de référence et le mobile à positionner peuvent être considérés comme identiques. L’ambiguïté de phase peut ainsi être déterminée et la précision de positionnement peut atteindre le centimètre. L’inconvénient de cette technique est la nécessité d’avoir une station de référence à proximité. A l’échelle d’un pays comme la France, permettre du positionnement RTK sur l’ensemble du territoire requiert la mise en place d’une centaine de stations, ce qui en fait un réseau couteux à maintenir.

La technique de Positionnement Précis du Point (PPP) quant à elle ne nécessite pas de station proche du récepteur car les différents postes d’erreurs sont estimés à partir d’un réseau mondial, bien moins dense que le réseau nécessaire pour le RTK. En outre, cette technique permet également de positionner des mobiles en mer ou en altitude. Depuis une quinzaine d’année, le CNES a développé des algorithmes permettant d’estimer les erreurs d’orbite et d’horloges, les biais de code et de phase des satellites à partir d’un réseau de 150 stations réparties autour du globe. Il devient alors possible, du côté du récepteur, de calculer les ambigüités entières de phase et d’atteindre une précision de positionnement de l’ordre du centimètre. Un défaut majeur de cette technique est le temps de convergence assez élevé du filtre de positionnement qui peut atteindre 30 minutes.

Des études ont montré qu’il est possible de tirer parti des avantages des deux techniques en les combinant pour en faire une méthode appelée PPP-RTK, ce qui conduirait à un positionnement précis et rapide. Aux corrections globales d’orbite, d’horloges, de biais de code et de phase transmises par le PPP s’ajoutent alors des corrections locales atmosphérique pour les retards ionosphériques et troposphériques déterminés par un réseau de stations proches.

L’objectif du stage proposé est alors de mettre en place la méthode de positionnement PPP-RTK à partir du démonstrateur PPP déjà présent au CNES. Le travail du (de la) stagiaire retenu(e) pourra être organisé de la façon suivante:

- étude bibliographique du RTK, du PPP et du PPP-RTK,
- prise en main du démonstrateur PPP du CNES,
- mise en place du PPP-RTK,
- test des algorithmes sur des mesures réelles : station fixe et campagne de mesures dynamique,
- rédaction d’un compte rendu des activités menées, des méthodes employées et des résultats obtenus.

**Profil**:
Étudiant.e en dernière année université / école d’ingénieur, avec une spécialisation dans le domaine de la navigation par satellite. Une connaissance des principes d’estimation serait un plus.

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