Introduction :
Le soleil est une étoile complexe qui crée un milieu de plasma soumis à un champ magnétique intense. Ce champ magnétique est le siège d’éruptions solaires, qui peuvent émettre un vent solaire et des radiations ionisantes qui électrisent les couches supérieures de l’atmosphère. L’ionosphère, une couche importante de l’atmosphère terrestre, est particulièrement impactée par ces phénomènes.
Cependant, nous avons la chance d’avoir une atmosphère protectrice qui nous préserve des effets les plus nocifs du soleil. Ainsi, la vie des habitants de la Terre n’est que peu impactée par ces phénomènes solaires, bien que nous puissions parfois observer des aurores boréales ou australes fascinantes.
Périodicité de l’activité solaire
L’activité solaire est permanente et cyclique, elle augmente ou diminue avec une périodicité d’environ 11 ans. En ce début 2023, nous constatons un pic d’activité très intense, les mesures effectuées par la NOAA dépassent allègrement les prévisions les plus hautes de ce même organisme.
Cette forte activité solaire impacte fortement les systèmes électromagnétiques, notamment les systèmes de positionnement GNSS et peu affecter la précision qui en découle.
Influence sur le positionnement
Le terme « perturbation ionosphérique » est souvent utilisé de manière imprécise de nos jours. En réalité, les perturbations liées à l’activité solaire peuvent être classées en deux catégories distinctes : les perturbations ionosphériques proprement dites et la scintillation ionosphérique.
Les perturbations ionosphériques se réfèrent aux changements physiques qui se produisent dans l’ionosphère en réponse aux éruptions solaires et aux éjections de masse coronale. Ces perturbations peuvent affecter la propagation des ondes radio à haute fréquence, ce qui peut avoir des conséquences sur les systèmes de communication et de navigation.
D’autre part, la scintillation ionosphérique est un phénomène qui se produit lorsque les ondes radio passent à travers l’ionosphère. Les variations de densité d’électrons dans l’ionosphère peuvent causer une fluctuation de l’amplitude et de la phase des signaux radio, ce qui peut perturber les communications par satellite, les systèmes GPS, etc.
Il est donc important de faire la distinction entre ces deux types de perturbations pour mieux comprendre les effets de l’activité solaire sur notre environnement électromagnétique.
La perturbation ionosphérique
Les perturbations ionosphériques se réfèrent aux changements physiques qui se produisent dans l’ionosphère en réponse aux éruptions solaires et aux éjections de masse coronale. Ces perturbations peuvent affecter la propagation des ondes radio à haute fréquence, ce qui peut avoir des conséquences sur les systèmes de communication et de navigation.
Au début du « GPS », on n’utilisait que la fréquence L1, il était donc difficile de mesurer le nombre de cycles lors de l’arrivée du signal sur le récepteur. On a donc créé des modèles ionosphériques. Aujourd’hui, la très grande majorité des récepteurs professionnels utilisés pour le positionnement de précision travaillent au moins avec deux fréquences, L1 et L2, parfois même avec une troisième, L5. De plus, on n’utilise plus seulement une seule constellation : GPS américain, mais également, au moins Le GLONASS russe, mais aussi le BEIDOU chinois et bien entendu le GALILEO européen. Ces différentes sources permettent de discriminer le nombre de tours de cycles et de s’affranchir d’un modèle ionosphérique.
La scintillation ionosphérique
D’autre part, la scintillation ionosphérique est un phénomène qui se produit lorsque les ondes radio passent à travers l’ionosphère. Les variations de densité d’électrons dans l’ionosphère peuvent causer une fluctuation de l’amplitude et de la phase des signaux radio, ce qui peut perturber les communications par satellite, les systèmes GPS, etc. Ce phénomène est apparenté à la scintillation des étoiles la nuit, d’où son nom.
Le calcul de la position
Du fait de la différence de temps de parcours réel, entre deux points de la surface terrestre, les lois qui habituellement s’appliquent pour le calcul de la position sont dès lors plus difficiles à mettre en œuvre. Les DOPS et les RMS sont plus élevés. En résumé, plus on est loin d’une station de référence, plus on a de mal à calculer sa position et à être précis. On observe une augmentation du temps, voire une impossibilité à obtenir une solution fixée et donc des difficultés pour prendre des points corrects. Un autre problème insidieux, car difficilement détectable, est une variation à basse fréquence de la composante d’altitude pouvant aller lors de pics d’activité jusqu’à une dizaine de centimètres. Deux points consécutifs, pris au même endroit, seront cohérents, cependant, si l’on revient dix ou quinze minutes plus tard, on risque d’avoir une différence plus ou moins importante.
Les solutions
Le phénomène de perturbations ionosphériques est complexe et ne peut être résolu par une solution miracle. Nous devons nous adapter en surveillant attentivement les évolutions et les prévisions. Ces perturbations suivent une périodicité diurne et sont particulièrement sensibles en milieu de journée. Nous vous recommandons donc de planifier vos opérations de levé de terrain de préférence le matin ou en fin d’après-midi pour minimiser les impacts. Durant l’été, la durée de jour est plus longue, ce qui peut être un avantage à exploiter.
Cependant, il est difficile de prédire l’activité avec précision d’un jour à l’autre. Heureusement, il existe plusieurs sites et applications qui fournissent des informations en temps réel pour vous aider à anticiper les perturbations. Par exemple, l’application « magnitology » peut vous donner une bonne idée des prévisions pour les trois prochains jours.
Liens de téléchargement sur IOS et Android
https://play.google.com/store/apps/details?id=ru.mindarts.magnetology&hl=fr&gl=US&pli=1
https://apps.apple.com/fr/app/magnetology/id789651124
Vous pouvez aussi consulter sur Internet :
- Le Swipos (suisse) : https://shop.swipos.ch/Network/Ionosphere.aspx
- Le Sapos (allemand) : https://i95.sapos.de/
- Sur vos smartphones, vous pouvez télécharger l’application : UAV Forecast.
Cette application est utilisée pour évaluer les conditions de vol et de guidage des drones. L’activité solaire fait partie des éléments d’analyse, elle vous donne de bonnes indications.
- Lien IOS : https://apps.apple.com/fr/app/uav-forecast/id1050023752
- Lien android : https://play.google.com/store/apps/details?id=com.uavforecast&hl=fr&gl=US
Et TPSat dans tout ça ?
TPSat est un réseau de corrections en temps réel pour système GNSS de haute précision :
- Toutes nos stations de référence sont homogènes et de la plus haute technologie disponible.
- Toutes nos antennes sont de type Choke Ring, elles éliminent les signaux parasites et amenuisent les risques de perturbation.
- Nous avons opté pour une densité plus forte de nos stations, ainsi la distance à la station la plus proche se trouve diminuée et le risque d’erreur diminué.
- Nos équipes de support sont à votre écoute pour vous aider et vous conseiller.
Conclusion
Le phénomène ionosphérique est une réalité inévitable qui affecte malheureusement tous les fournisseurs et utilisateurs de systèmes de positionnement. Bien que ces perturbations devraient diminuer au cours des prochains mois, il n’existe actuellement ni modèle mathématique ni solution technique pour y remédier parfaitement.
Chez TPSat, nous comprenons les désagréments que cela peut causer et nous travaillons dur pour renforcer notre réseau et offrir le meilleur service possible à nos abonnés. Nous avons des équipes dédiées et compétentes prêtes à vous aider et à vous conseiller en cas de besoin. Nous vous recommandons d’être patient et de faire preuve de prudence. Nous vous proposons de consulter les sites de prédiction que nous avons indiqué pour adapter votre planification du travail autant que possible.
Dans le monde de la topographie, il est important de se contrôler sans relâche pour garantir la qualité de votre travail. N’hésitez pas à effectuer des vérifications régulières pour vous assurer de la précision de vos résultats.