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Apport du système Galileo aux produits géodésiques fondamentaux pour l’étude du système Terre

Description

Si les systèmes de navigation par satellite (GNSS) sont largement présents dans nos véhicules et nos smartphones ils sont aussi exploités à des fins scientifiques. En effet, en utilisant des récepteurs et des algorithmes spécifiques la précision des GNSS est potentiellement millimétrique. Ainsi le positionnement précis d’un réseau de stations permet de réaliser les systèmes de référence (comme l’ITRF) nécessaires à la mesure du niveau moyen des océans, de surveiller les déformations de la Terre (zones sismiques, glissements de terrain, charge hydrologique…) ou encore d’observer la rotation et l’orientation de la Terre (www.iers.org). Un récepteur GNSS associé à une horloge atomique permet d’en mesurer le comportement. C’est ainsi que les laboratoires de métrologie du temps comparent la stabilité d’horloges et participent notamment à réalisation du Temps Atomique International. De plus, en se propageant dans l’atmosphère les signaux GNSS sont une source d’informations météorologiques et climatiques précieuses (notamment exploitée par Météo France). Enfin, nombre de mobiles (satellites, drones, bouées…) équipés d’instruments scientifiques et dont la trajectoire doit être connue avec une grande précision sont équipés de récepteurs GNSS. Le spectre des applications est particulièrement large : altimétrie spatiale pour l’étude des océans et du climat, surveillance de l’érosion côtière, hydrologie des grands bassins…

Ainsi les GNSS jouent un rôle fondamental pour l’étude du système Terre et de son évolution.

La constellation de satellites du système européen Galileo a été déployée récemment. Un gain de performance pour les usages précis est anticipé d’une part du fait des spécificités des signaux transmis et d’autre part du fait des possibilités d’hybridation des traitements entre GPS et Galileo.

L’objectif de cette thèse est de quantifier l’apport du système Galileo aux produits géodésiques fondamentaux pour l’étude du système Terre au travers de :

  • L’analyse des solutions des différents paramètres estimés (stations, orbites, orientation de la Terre) à longues périodes (interannuelle, décennale) et de l’impact sur la réalisation d’un repère de référence global. En particulier l’accès aux métadonnées des satellites Galileo (forme, matériaux et attitude) sera exploité. L’implication sur les modèles de déformation viscoélastique et séculaire de la Terre (niveau de la mer, tectonique de plaques, déformation post-sismique, rebond postglaciaire et fonte des glaces actuelle) sera évaluée.
  • L’étude de l’origine et de la réduction des erreurs impactant les produits géodésiques à différentes périodes (annuelle, draconitique, autour de 14 jours). Les différence d’altitude et de nombre de plans orbitaux des constellations GPS et Galileo seront à la base d’une étude de sensibilité aux erreurs de différents modèles (marées océaniques et gravité en particulier).
  • L’investigation de stratégies alternatives de calcul des solutions et en particulier : (1) d’inversion des paramètres orbitaux au travers de la technique d’accrochage d’arc pour étendre la période de restitution en cohérence avec la période orbitale (2) l’estimation de paramètres faiblement observables par stacking des équations normales sur de longues périodes : vecteur centre de masse centre de phase, coefficients optiques des faces des satellites, amplitudes d’ondes de marées résonnantes…

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre des activités du « Centre d’Analyse » CNES-CLS qui a la charge de fournir quotidiennement divers produits géodésiques issus du traitement des données d’un réseau mondial de stations pour le compte de « l’International GNSS Service », de la GSA (organisme gérant le programme Galileo) et de nombreux laboratoires scientifiques. En particulier l’équipe de recherche contribuera en 2020 à la campagne de retraitement massif de données GNSS historiques depuis mai 2000 dans le but de fournir aux services internationaux et aux utilisateurs des produits géodésiques améliorés et de qualité homogène. La synergie entre ces activités de retraitement et les travaux de thèse sera importante. En particulier la période 2015-2020 fournira un jeu de données GPS et Galileo particulièrement intéressant pour la comparaison et la combinaison de ces deux systèmes. L’encadrement des travaux sera assuré par une équipe de chercheurs impliqués dans divers services et groupes de travail internationaux et qui développe le logiciel pour les traitements des données GNSS et bénéficie des moyens de calcul du CNES.

Profil

Géodésie, géophysique, mécanique spatiale, navigation.

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : GET
Directeur(rice) de thèse/recherche : PEROSANZ Félix
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : felix.perosanz@cnes.fr
Responsable Cnes de l'offre : MANDEA Mioara

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019.

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