MANUEL - TRANSFERT ET DIFFUSION PAR SATELLITE DE SIGNAUX HORAIRES ET DE FR�QUENCE
PR�FACE
TABLE DES MATI�RES
AVANT-PROPOS
REMERCIEMENTS
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 - TRANSFERT ET DIFFUSION PAR SATELLITE DE SIGNAUX HORAIRES ET DE FR�QUENCE
1.1 Introduction
1.2 Services de radiocommunication spatiale et syst�mes � satellites employ�s pour le transfert et la diffusion de signaux horaires et de fr�quence
1.2.1 Service des fr�quences �talon et des signaux horaires
1.2.2 Syst�mes mondiaux de navigation par satellite (GNSS)
CHAPITRE 2 - SYST�ME MONDIAL DE REP�RAGE
2.1 Description g�n�rale et principes de fonctionnement
2.2 Donn�es fondamentales sur le GPS
2.2.1 Codes BPA utilis�s pour la modulation AMRC et la mesure des distances
2.2.2 Spectre du syst�me GPS
2.2.3 Message de navigation
2.3 Segments GPS
2.3.1 Segment spatial
2.3.2 Segment de commande
2.3.3 Segment utilisateur
2.4 R�le de la datation et de la synchronisation dans l'exploitation du syst�me
2.4.1 Mesures de la distance et facteurs de qualit� de fonctionnement
2.4.2 Stabilit� des horloges des satellites et pr�vision
2.5 Evaluation de la qualit� de fonctionnement des horloges des satellites du GPS
2.5.1 Temps de propagation dans les satellites
2.5.2 Relativit�
2.6 Contributions de l'horloge du r�cepteur
2.6.1 Horloge des r�cepteurs de navigation
2.6.2 Horloge des r�cepteurs du temps
2.6.2.1 Relativit�
2.6.2.2 Corrections horaires sur papier
2.6.2.3 Correction des horloges en sortie � Fr�quence et 1 ips
2.7 D�termination et maintien de la base de temps
2.7.1 Fonctions du segment de commande
2.7.2 Asservissement du temps du GPS
CHAPITRE 3 - SYST�ME COMPL�MENTAIRE AU GPS PAR SATELLITE
3.1 Introduction
3.2 Description d'un syst�me compl�mentaire par satellite (SBAS)
3.3 Description du syst�me WAAS (Etats-Unis d'Am�rique)
3.4 Description du syst�me MSAS (Japon)
3.4.1 Pr�sentation g�n�rale
3.4.2 Fonction de bruit pseudo al�atoire duale
3.4.3 R�gulation de la puissance sur la liaison montante
3.5 Description du syst�me EGNOS (Europe)
3.5.1 Pr�sentation g�n�rale du segment au sol du syst�me EGNOS
3.5.2 Le syst�me EGNOS et la gestion du temps: vue d'ensemble
3.5.3 Synchronisation horaire des stations RIMS et �tablissement du temps ENT
3.5.4 Asservissement du temps ENT sur le temps du GPS
3.5.5 Corrections horaires des satellites
3.5.6 Temps ENT diffus� au moyen des satellites g�ostationnaires en orbite autour de la Terre (GEO)
3.5.7 Estimation de la diff�rence entre le temps ENT et le temps UTC
3.5.7.1 UTC(k) � UTC
3.5.7.2 ENT � UTC(k)
3.5.8 Les syst�mes SBAS et le temps
3.5.8.1 Temps et stations de r�f�rence
3.5.8.2 Temps et station principale
3.5.8.3 Temps et r�seau SBAS
3.5.9 Temps et satellite GEO
3.5.9.1 Syst�mes SBAS et diffusion de l'heure
3.5.9.2 Diffusion des donn�es horaires au format CGGTTS
3.5.9.3 Syst�mes SBAS et diffusion de fr�quences
3.5.10 Syst�mes SBAS et transfert du temps
3.5.11 Comparaison d'horloges entre deux laboratoires
3.5.12 Comparaison horaire entre deux syst�mes SBAS
3.5.12.1 Syst�mes SBAS et communaut� du temps
CHAPITRE 4 - TEMPS DU SYST�ME GPS
4.1 Introduction
4.2 Mesures horaires de poursuite et calcul des �ph�m�rides
4.3 Le temps du GPS
4.3.1 Mise en �uvre de la technique de l'horloge composite
4.3.2 R�duction de la covariance
4.3.3 Rapprochement des partitions
4.4 Le temps UTC (USNO) par rapport au temps du GPS
CHAPITRE 5 - SYST�ME DE NAVIGATION PAR SATELLITE GLONASS
5.1 Introduction
5.2 Description g�n�rale et principes de fonctionnement
5.3 Architecture et �volution du syst�me GLONASS
5.3.1 Segment spatial
5.3.2 Segment de commande
5.3.3 Segment utilisateur
5.4 Temps du GLONASS
5.5 Calcul des orbites (CO) et synchronisation horaire (SH) du syst�me GLONASS
5.6 Les signaux GLONASS et le spectre radio�lectrique
5.6.1 Besoins en fr�quences
5.6.2 Puissance et spectre des signaux
5.7 Caract�ristiques de l'utilisation conjointe des syst�mes GLONASS et GPS
5.8 Conclusion
CHAPITRE 6 - SYST�MES DE COMMUNICATION PAR SATELLITE
6.1 Introduction
6.2 Charge utile destin�e aux fonctions de communication
6.2.1 Architecture analogique � guide d'ondes coud�
6.2.2 Architecture de type r�g�n�rateur
6.2.3 Mise en �uvre num�rique
6.2.4 Syst�me de t�l�mesure, poursuite et commande
6.3 Base de temps et synchronisation pour l'exploitation des satellites
6.4 Incidence du bruit de la liaison et des imperfections du satellite dans les charges utiles � guide d'ondes coud�
6.4.1 Contribution du bruit blanc
6.5 Bruit de phase du satellite et erreurs syst�matiques
6.6 Conclusion
CHAPITRE 7 - �CHELLES DE TEMPS
7.1 Introduction
7.2 Temps universel
7.3 Temps des �ph�m�rides
7.4 Temps atomique
7.5 Echelles de temps relativistes
7.5.1 Temps terrestre
7.5.2 Temps-coordonn�e g�ocentrique
7.5.3 Temps-coordonn�e barycentrique
7.5.4 Temps dynamique barycentrique
7.6 Echelles de temps internationales
7.6.1 Le temps atomique international
7.6.2 Temps universel coordonn�
7.6.2.1 R�alisation du temps universel coordonn�
CHAPITRE 8 - CENTRES NATIONAUX DU TEMPS
8.1 Introduction
8.2 Structure d'un laboratoire du temps
8.3 Syst�me de mesure local
8.4 Tra�abilit� internationale
8.5 Services de diffusion du temps
CHAPITRE 9 - TRANSFERT ET DIFFUSION PAR SATELLITE DE SIGNAUX HORAIRES ET DE FR�QUENCE: EFFETS RELATIVISTES
9.1 L'intervalle d'espace-temps
9.2 Le principe de relativit�
9.2.1 Le tenseur m�trique
9.2.2 Le potentiel gravitationnel de la Terre
9.2.3 Dilatation du temps
9.2.4 D�calage gravitationnel vers le rouge
9.2.5 Transfert du temps par transport d'horloges
9.2.6 Syst�me de coordonn�es inertiel g�ocentrique
9.2.7 Syst�me de coordonn�es g�ocentrique � axes fixes
9.3 Horloge � bord d'un satellite
9.4 Transfert du temps par signal �lectromagn�tique
9.4.1 Syst�me de coordonn�es inertiel g�ocentrique
9.4.2 Syst�me de coordonn�es g�ocentrique � axes fixes
9.4.3 Liaison intersatellite
9.4.4 D�calage Doppler relativiste
9.5 Conclusion
CHAPITRE 10 - ORIENTATION DE LA TERRE ET SYST�ME G�OD�SIQUE
10.1 Introduction
10.2 Orientation de la Terre
10.2.1 Pr�cession/nutation
10.2.2 Mouvement du p�le
10.3 Temps universel (UT)
10.4 Syst�mes g�od�siques
10.5 Surfaces de r�f�rence
10.5.1 G�o�de
10.5.2 Ellipso�de
10.5.3 Types de coordonn�es
10.5.3.1 Coordonn�es g�ocentriques
10.5.3.2 Coordonn�es g�od�siques
10.5.3.3 Coordonn�es astronomiques
10.5.3.4 Syst�mes g�od�siques
10.5.3.5 Rep�re international de r�f�rence terrestre
CHAPITRE 11 - PROPAGATION ET FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX
11.1 Introduction
11.2 Comparaison des temps de propagation dans la troposph�re et dans l'ionosph�re de la Terre
11.3 Mod�lisation du temps de propagation dans la troposph�re terrestre
11.3.1 Variabilit� du retard ionosph�rique et du retard troposph�rique
11.4 Retard de propagation dans l'ionosph�re: comportement � l'�chelle mondiale, variabilit� quotidienne et fluctuation selon les cycles solaires
11.4.1 M�thodes de correction du retard de propagation dans l'ionosph�re, mod�les moyens mensuels, mod�les actualis�s, utilisation de donn�es ionosph�riques en temps r�el SBAS/WAAS/IGS, corrections � deux fr�quences
11.4.2 Effets ionosph�riques d'ordre sup�rieur sur le retard de propagation
11.4.3 Effets de scintillation
11.5 Conclusion
CHAPITRE 12 - SYST�MES MONDIAUX DE NAVIGATION PAR SATELLITE � PREMIERS OUTILS DE TRANSFERT DU TEMPS
12.1 Introduction
12.2 Le syst�me GPS et le temps
12.2.1 Comment le GPS diffuse-t-il l'heure?
12.2.2 Comment le syst�me GPS permet-il de synchroniser des horloges sur de grandes distances?
12.3 Applications du transfert de signaux horaires par GPS
12.3.1 Comparaison d'horloges par observations simultan�es du code C/A des satellites du GPS � un seul canal
12.3.2 Comparaisons sur site (ligne de base nulle)
12.3.3 Etalonnage diff�rentiel du syst�me GPS
12.3.4 Principe de la fermeture autour du globe
12.4 Comparaison entre le GPS et d'autres techniques de transfert du temps
12.4.1 Comparaison avec la technique TWSTFT (comparaison de temps et de fr�quence par aller et retour sur satellite)
12.4.2 Comparaison avec le transfert de temps par lien laser
12.5 Transfert du temps par GPS: �volutions r�centes
12.5.1 Transfert du temps par observations simultan�es des satellites du GPS � canaux multiples
12.5.2 Antennes stabilis�es en temp�rature
12.5.3 Utilisation de la phase de la porteuse GPS
12.6 Utilisation du syst�me GLONASS
12.7 Conclusion
CHAPITRE 13 - TECHNIQUES G�OD�SIQUES FAISANT APPEL � DES MESURES DE CODE ET DE PHASE DU SYST�ME GPS
13.1 Introduction
13.2 Consid�rations touchant au mat�riel et � l'instrumentation
13.2.1 Composants d'un satellite du GPS
13.2.2 Installations des antennes de poursuite du GPS
13.2.3 C�bles d'antenne et connexions
13.2.4 R�cepteurs GPS
13.2.5 Evaluation des effets de la propagation par trajets multiples et test du syst�me
13.2.6 Etalonnage des retards associ�s aux stations de poursuite
13.3 Strat�gies d'analyse des donn�es
13.3.1 Equation d'observation du GPS
13.3.2 M�thodes applicables aux solutions faisant appel � un r�seau mondial
13.3.3 Rep�res de r�f�rence et mod�les applicables aux termes de correction
13.3.4 Radiorep�rage ponctuel pr�cis (PPP, Precise point positioning)
13.3.5 Effets des erreurs sur les solutions de l'�quation horaire
13.4 Produits horaires et �chelles de temps de l'IGS
13.4.1 Ensembles de produits disponibles
13.4.2 Echelles de temps de l'IGS
13.5 Evaluation de la qualit� de fonctionnement par analyse des discontinuit�s au changement de jour
13.6 Comparaisons avec des r�sultats ind�pendants de transfert du temps par aller-retour
13.7 Evaluation de la qualit� de la comparaison d'horloges
13.8 Evolutions futures
CHAPITRE 14 - COMPARAISON DE TEMPS ET DE FR�QUENCE PAR ALLER ET RETOUR SUR SATELLITE (TWSTFT)
14.1 Introduction
14.2 Description de la technique TWSTFT
14.3 Mesures de TWSTFT
14.4 Equipement du laboratoire de la station
14.4.1 Modem � �talement du spectre
14.4.2 Compteur d'intervalles de temps
14.4.2.1 Rapport porteuse/densit� de bruit (C/N0)
14.5 Mesures d�pendantes de la liaison (trajet et �quipement)
14.5.1 L'effet Sagnac
14.5.2 Correction relativiste du second ordre applicable � l'effet Sagnac
14.5.3 Diff�rence entre les fr�quences de la liaison montante et de la liaison descendante
14.6 M�thodes d'�talonnage
14.6.1 Etalonnage d'une station au moyen d'un simulateur de satellite
14.6.2 Etalonnage d'une station au moyen d'une station terrienne transportable
14.6.3 Campagnes d'�talonnage de 1993 et 1998
14.6.4 Campagne d'�talonnage en bande X
14.7 Probl�mes caus�s par l'utilisation de plusieurs transpondeurs dans le satellite
14.8 Probl�mes caus�s par l'utilisation de plusieurs transpondeurs dans le satellite
14.9 Stabilit� � long terme de la m�thode TWSTFT
14.9.1 Comparaisons � long terme entre la m�thode GPS et la m�thode TWSTFT
14.10 Conclusion
CHAPITRE 15 - DIFFUSION DU TEMPS ET DES FR�QUENCES: R�SUM�
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