AGU : la météo de la haute atmosphère établie grâce au GPS

Le système de navigation par satellite GPS est un outil essentiel pour nombre d'activités humaines, dont le transport maritime ou aérien. Sa précision revêt donc une importance capitale dans ces domaines. Pourtant, la fiabilité du signal GPS n'est pas la même partout, et peut même fluctuer dans certaines zones géographiques selon la charge en électrons d'une couche spécifique de l'atmosphère, la ionosphère.


Signaux GPS VS densité électronique
Selon plusieurs documents récents de l' AGU ( American Geophysical Union ), les signaux GPS peuvent servir à établir ce qui est appelée une " météo spatiale " relative à la ionosphère et en retour permettre de prévoir les zones dans lesquelles le signal GPS est de moindre qualité, ce qui pourrait aboutir à la création d'un système d'alerte pour les transports présents dans ces régions.

La ionosphère déforme en effet les signaux radio émis par les satellites GPS vers le sol et produit des erreurs dans la réception des signaux. Plus cette couche est dense en électrons et plus les signaux seront perturbés, produisant des retards dans la réception et conduisant à des estimations de distance plus longues qu'elles ne sont en réalité.

Si le système GPS n'utilise actuellement que la bande L1 ( autour de 1575 MHz ) pour communiquer, les futurs GNSS ( Global Navigation Satellite System ), comme le système européen Galileo ( voir notre dossier ) ou la mise à jour GPS III, utiliseront aussi la bande L2 ( 1227 MHz ), permettant d'estimer le degré de variation provoqué par la ionosphère.


"Beau temps sur la ionosphère, malgré quelques tempêtes localisées..."
C'est cette combinaison des signaux sur deux canaux qui va permettre d'établir des cartes de la ionosphère et d'évaluer la présence de tempêtes ionosphériques, denses en électrons, complétant les dispositifs au sol d'amélioration du signal que sont EGNOS en Europe et WAAS aux Etats-Unis.

D'où l'idée de créer un système GPS / MET ( GPS / Meteorology ) servant à la fois à nous guider au sol, sur mer et dans les airs, et à établir les propriétés des différentes couches de l'atmosphère modifiant la propagation des signaux ( humidité relative, température et densité électronique pour la ionosphère ).

Des cartes détaillées de la ionosphère permettront de s'assurer de la fiabilité des signaux GPS reçus à un moment donné, contribuant à assurer la sécurité des transports de toute nature, humains et matériels, ainsi que des applications sensibles ( sécurité civile, etc ).