Contrôle des antennes

Procédure de contrôle des antennes à Meudon

Nous décrivons ici la méthode employée pour contrôler les antennes du parc mobile sur la terrasse du bâtiment 3 du campus de Meudon Bellevue.

Fin de l'installation du banc de contrôle des antennes par Charles Deléglise

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 90 cm les uns des autres. Des pièces spécifiques ont été tournées pour installer les antennes aux sommets des tubes.

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

Une antenne Ashtech Choke Ring 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 Choke Ring 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.

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 Choke ring 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.

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 O, 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.

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 toutes ces mesures sont disponibles.

Ensemble des contrôles d’étalonnage des antennes du parc mobile

Ensemble des contrôles d’étalonnage des antennes du parc mobile © Olivier Charade, DT CNRS-Insu

Campagnes de contrôle des antennes

Pour garantir la qualité des mesures, le parc contrôle ses antennes lors de campagnes dédiées. Elles permettent de vérifier que les variations de position du centre de phase d’une antenne correspondent bien à celles de son modèle rentré dans les calculs. L’ensemble de ces mesures ainsi que les résultats des calculs correspondants sont archivés dans cette rubrique.

Contrôles 2014

L’année s’est ouverte par une série de tests comparatifs auxquels toute la communauté a été invitée à participer. Les données sont mises en ligne pour permettre à chacun de les exploiter selon ses centres d’intérêt. Elles sont également disponibles sous forme de deux archives, une pour les données brutes et une pour les fichiers rinex. Le station.info est également disponible.

3 antennes AR20 ont été prêtées pour ces tests par la société Leica. L’IGN nous a également prêté 3 antennes AR10 pour rendre ces tests plus exhaustifs.

récepteurs en enregistrement dans l’atelier GNSS

Ce document, présenté lors des réunions de la communauté GNSS des 10 et 11 février 2014 à l’observatoire de Paris, rappelle les objectifs des tests comparatifs et donne le séquencement planifié de ces tests.

Ce document correspond à la réalité du déroulement des tests. Les antennes pressenties pour équiper les stations permanentes RENAG (Trimble Zephyr II, Leica AR10 et AR20) ont été plus longuement testées, simultanément et en permutant leurs emplacements.

banc de contrôle sur la terrasse du bâtiment 3 sur le campus de Meudon Bellevue

Il semble que les modèles orientés Sud, qui ont été créés pour ce test, présentent une instabilité car, dans la grande majorité des cas, les sauts aberrants observés quelques fois sur les séries temporelles correspondent à des positions à 180°.

Contrôles 2013

Peu de contrôles sur l’année.

A noter le test d’antennes Leica AR10 et AS10 en tout début d’année pour finaliser l’appel d’offre national auquel les deux candidats avaient répondu avec le même matériel mais avec des antennes différentes.

Données, station.info et séries temporelles sont disponibles.

 

 

Contrôles 2012

Il reste difficile d’organiser des contrôles d’antennes compatibles avec toutes les entrées-sorties de matériels.

On constate des données aberrantes pendant l’été. Le campus de Meudon a été l’objet d’un gros chantier sur l’ensemble de l’année et les travaux de surélévation du bâtiment historique, lui-même déjà plus haut que la terrasse où s’effectuent ces contrôles, ont pu perturber certaines mesures. Les sauts observés sur toutes les antennes la semaine du 17 août (jours 230 et suivants) sont concomitants de la destruction de la « barre » (bâtiment construit à la fin des années trente qui masquait le bâtiment historique). Outre la présence de grues assez hautes, ces travaux ont générés d’énormes quantités de poussière. Pour limiter les retombées de cette poussière sur les habitations du quartier, des lances à incendie étaient activées régulièrement ce qui a saturé l’air en vapeur d’eau. Nous supposons que toutes ces perturbations sur le trajet des signaux satellites sont la cause des sauts de positionnement observés.

Données, station.info et séries temporelles sont disponibles.

 

Contrôles 2011

Entre la mauvaise météo du début d’année et le planning chargé du reste de l’année, seules quatre sessions de contrôle ont été effectuées.

Données, station.info et séries temporelles sont disponibles.

Contrôles 2010

Très chargée en missions (y compris l’intervention post-sismique au Chili suite au séisme du 27 février), l’année 2010 n’a pas souvent laissé suffisamment de récepteurs à l’atelier pour pouvoir effectuer des contrôles d’étalonnage.

Ces longues périodes d’inutilisation ont révélé des soucis avec les matériaux initialement choisis pour les pièces d’interface (collage des pièces, oxydation, « remplissage » des pièces non protégées par une antenne). Pour palier à ces problèmes, Benoît Arnold, technicien à la DT-INSU, a proposé un nouveau concept de pièce d’interface avec chapeau de protection en l’absence d’antenne.

Un nouveau mode de serrage garantit en plus un meilleur positionnement lors du retournement des antennes. Ces pièces ont été réalisées fin 2010 par l’atelier de mécanique de la DT-INSU. Leur traitement de surface a été sous-traité à l’extérieur.

Données, station.info et séries temporelles sont disponibles.

 

Contrôles 2009

Le déplacement du parc GNSS sur le campus de Meudon, au sein de la Division Technique de l’INSU, a permis l’implantation à demeure d’un banc de contrôle d’étalonnage sur le toit – terrasse du bâtiment qui héberge le parc. A partir de là, le contrôle a pu s’effectuer de façon plus régulière, sur les périodes où une part importante des antennes n’était pas sur le terrain.

Pour amorcer ce contrôle, toutes les antennes présentes à Meudon ont été passées sur le banc.

On notera des écarts supérieurs à ce qu’on attendrait pour les Geodetic 4 (notées Gxxxx sur les graphiques) et les PG-A1 (notées Txxxx sur les graphiques). Après contrôle des fichiers gamit il apparaît que ce sont les deux types d’antennes pour lesquels le modèle se limite à un mouvement du centre de phase en élévation et propose une symétrie azimutale. Nous supposons que ce modèle est trop simpliste pour permettre un calcul correct avec une orientation vers le Sud, même en changeant les signes de la position moyenne du centre de phase dans le plan horizontal.

Pour lever un doute sur l’éventuel jeu mécanique du support d’antenne lors des rotations, Benoît a pris la peine de repasser toutes les antennes Geodetic 4 sur le banc en les changeant d’emplacement. Les résultats de la seconde série sont cohérents avec la première indépendamment de la position des antennes au sein du banc. Pour appuyer notre hypothèse d’un problème de modèle d’antenne, on constate que c’est la position calculée avec une orientation Nord qui est alignée avec la position moyenne des autres types d’antenne.

On note un point aberrant sur la Zephyr 4604 60117774 dont nous ne connaissons pas l’origine.

Données, station.info et séries temporelles sont disponibles.

 

Campagnes 1999, 2002 et 2007

Avant que le parc ne rejoigne la DT INSU sur le campus de Meudon Bellevue, le contrôle des antennes se faisait sous formes de campagnes prévues de longue date sur le planning de réservation des équipements, avec tous les problèmes logistiques que cela imposait.