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Procédure de contrôle des antennes à Meudon

par Olivier Charade - 16 décembre 2009

Nous décrivons ici la méthode employée pour contrôler les antennes du parc mobile sur la terrasse du bâtiment 2 du campus de Meudon Bellevue.

Charles sitting in front of the bench
Le banc de contrôle a été installé progressivement au premier semestre 2008 par Charles Deléglise, de l’atelier de mécanique de la Division Technique, et David Stuart, avant qu’il ne rejoigne son affectation définitive à La Seyne sur Mer. Des câbles coaxiaux de plus de 30m ont été commandés sur mesure pour relier les antennes à des récepteurs situés dans l’atelier GPS au premier étage du bâtiment. Un trou a été percé dans le mur du bâtiment par une entreprise spécialisée pour faire rentrer ces câbles directement dans l’atelier.

10 tubes inox ont été fixés sur la rambarde de la terrasse espacés d’environ 90cm les uns des autres. Des pièces spécifiques ont été tournées pour installer les antennes aux sommets des tubes.

C’est l’arrivée au 1r juin 2009 de Benoît Arnold qui a permis de lancer les opérations de contrôle dès le mois de septembre suivant.

antenne de référenceUne antenne Ashtech ChokeRing a été choisie comme antenne de référence et occupe en permanence l’emplacement appelé IN01 dans les calculs.

La procédure de contrôle retenue est celle de la campagne 2007 sur la terrasse de l’IGN à Saint Mandé : chaque antenne enregistre pendant environ une semaine et, au milieu de cette semaine, est retournée à 180° dans le plan horizontal. Le saut observé sur une série temporelle au moment du retournement correspond au double de l’erreur de positionnement. Bien sûr cette procédure ne nous dit rien sur la composante verticale. Mais les quelques antennes à problème rencontrées par le passé nous ont montré que le défaut n’était jamais spécifique à une composante ou une fréquence. De plus il se manifeste souvent par des sauts de position de l’ordre du centimètre d’un jour à l’autre (nous supposons que, le modèle étant inadapté, la solution du calcul n’est pas « stable »).

Cette procédure, pour être rigoureux, impose de créer un modèle d’antenne spécifique à l’orientation Sud. Nous devons créer un nouveau code d’antenne que nous introduisons dans les fichiers gamit rcvant.dat, antmod.dat et hi.dat . Nous avons choisi de changer la première lettre du code d’origine par un Z. Ainsi la traditionnelle antenne ChokeRing 700936E, dont le code gamit est ATDMCE, devient une ZTDMCE. Depuis la campagne 2007, les modèles de variations de centre de phase se sont beaucoup complexifiés. L’utilisation du robot d’étalonnage a produit des tables en élévation et azimut qu’il n’est plus question de travailler à la main.

programme perl
rotation du modèle d’antenne orienté Nord en un modèle orienté Sud

Nous avons dû écrire un petit programme perl à qui on donne la désignation IGS d’une antenne, qui va la chercher dans le fichier antmod.dat et renvoie sur la sortie standard la table correspondant à une orientation Sud de cette antenne. En pratique nous redirigeons sa sortie vers un fichier zntmod.dat où nous stockons les modèles orientés au Sud des antennes que nous testons. Ensuite nous concaténons le fichier antmod.dat des tables gamit (gg/tables/) avec zntmod.dat dans le fichier antmod.dat du répertoire de calcul (calb/tables/).

Nous ne calculons que les jours entiers de mesures (même si nous les archivons tous). Sur une semaine de 7 jours il y a ainsi toujours une orientation calculée un jour de plus que l’autre. Si un souci apparaît sur ces séries temporelles de 5 points, nous repassons l’antenne en test. Comme le but est de savoir rapidement si l’antenne peut repartir en mission, nous effectuons les calculs avec les orbites rapides (disponibles sous 48 heures) et ne les refaisons a priori pas lorsque les orbites finales sont disponibles.

Le fichier station.info contient, dans le champ commentaire, un nom abrégé sur 5 caractères de l’antenne en test (CR910 pour l’antenne ChokeRing 15910 ; G7139 pour l’antenne Ashtech Geodetic 4 7139). Ce champ sera repris lors de l’extraction des résultats pour ajouter en commentaire sur chaque série temporelle le nom de l’antenne concernée.

sh_extract_values
script d’extraction des résultats de calcul

Une fois les calculs effectués en L1_ONLY et L2_ONLY (répertoires jours « post-fixés » en « a » et « b » respectivement), un script extrait des fichiers 0, pour une année donnée, les valeurs des lignes de base depuis IN01 dans la solution « ambiguïtés fixées », et crée des fichiers de valeurs par composante et par fréquence (IN04b.2009.val contient les valeurs de la position 4 en L2 pour l’année 2009). Il crée également un fichier de commentaires par position (IN04.2009.comment pour la position 4 en 2009) à partir du fichier station.info qui contient, dans le format qui convient à la commande pstext de GMT, le nom des antennes associé au jour d ’installation de chacune d’entre elles.

sh_plot_ts
création des séries temporelles graphiques

Enfin un dernier script reprend ces fichiers de valeurs pour, après calcul de la valeur moyenne, tracer les séries temporelles par composante pour chaque fréquence. Les fichiers de commentaires sont repris pour ajouter sur chaque graphique les noms des antennes testées. L’abscisse est en jours Julien et nous n’avons pas cherché d’astuce pour supprimer les zones de blanc entre les semaines de mesures non contiguës.

Les fichiers RINEX de ces mesures sont disponibles.