ITU-R SA 1030 FRENCH-1994 TELECOMMUNICATION REQUIREMENTS OF SATELLITE SYSTEMS FOR GEODESY AND GEODYNAMICS《用于测地学和地球动力学的卫星系统的通信要求》.pdf

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1、Rec. UIT-R SA.1030 1RECOMMANDATION UIT-R SA.1030BESOINS DE TLCOMMUNICATIONS DES SYSTMES SATELLITESPOUR LA GODSIE ET LA GODYNAMIQUE(Question UIT-R 143/7)(1994)Rec. UIT-R SA.1030LAssemble des radiocommunications de lUIT,considranta) que les besoins de tlcommunications des systmes satellites pour la go

2、dsie et la godynamique sontparticuliers;b) que ces besoins ont une incidence sur les assignations et sur dautres problmes rglementaires,recommande1. que les besoins et caractristiques dcrits dans lAnnexe 1 soient pris en considration dans le cadre desassignations de frquences et autres problmes rgle

3、mentaires lis aux systmes satellites pour la godsie et lagodynamique, ainsi que leur interaction avec des services autres que le service dexploration de la Terre par satellite oude service de recherche spatiale.ANNEXE 1Besoins de tlcommunications et caractristiques des systmes satellites pour la god

4、sie et la godynamique1. IntroductionLa prsente Recommandation sapplique aux systmes satellites dans lesquels un ou plusieurs satellites sontrelis des stations terriennes et/ou entre eux, par des moyens de mesure de distance et de variation de distance de hauteprcision, utilisant des ondes radiolectr

5、iques.Dautres systmes satellites contribuent au progrs de la godsie et de la godynamique: la mesure de distance par laser impulsion; les mesures dinterfromtrie trs grande base sur des sondes spatiales lointaines et des sources clestes(voir les Recommandations sur la recherche dans lespace lointain);

6、 laltimtrie ocanique par radar embarqu bord de satellite (voir les Recommandations sur latldtection active spatioporte); la radiomtrie hyperfrquences permettant de dterminer la composition de la troposphre et de corrigerainsi les effets de la propagation sur dautres mesures (voir les Recommandations

7、 sur la tldtectionpassive spatioporte).Ces diffrentes techniques sont souvent utilises ensemble, avec diffrents matriels bord dun mme enginspatial et avec des stations terriennes situes au mme endroit, cest-dire proches les unes des autres et proximit dunpoint godsique.2 Rec. UIT-R SA.10302. Besoins

8、 de tlcommunications pour les mesures de distance et de variation de distance2.1 Considrations gnralesLes systmes de tlcommunications spatiales pour la godsie et la godynamique doivent remplir, engnral, trois fonctions: dtermination dorbite haute prcision, positionnement haute prcision de points la

9、surface de la Terre, et distribution rapide des rsultats (cette fonction est, de prfrence, assure par le systme lui-mme).Les premire et deuxime fonctions sont troitement lies. Le positionnement de points dans un systme derfrence gocentrique ncessite que lorbite du satellite puisse tre prdite ou rest

10、itue dans le mme systme derfrence avec une prcision comparable celle requise pour le positionnement. Le systme de dtermination dorbiteutilis pour la poursuite des satellites godsiques doit, par consquent, avoir une prcision meilleure que celle qui estgnralement ncessite par les satellites dapplicati

11、on. Un tel systme de dtermination dorbite comprendhabituellement un assez grand nombre de stations terriennes (par exemple, de 10 50) rparties gographiquement defaon assurer une poursuite continue du ou des satellites avec des zones de visibilit commune de 2 stations ou plus.Ce rseau peut tre utilis

12、 galement pour des applications godsiques, cest-dire pour dterminer les paramtres derotation de la Terre, les coordonnes gocentriques des stations et les lignes de base reliant les stations deux deux.La deuxime fonction (positionnement prcis absolu et relatif du point) est gnralement assure par dess

13、tations au sol transportables ou par des rseaux qui seront tablis temporairement dans les zones prsentant un intrtgographique, parfois en groupes de plus de 20 stations lintrieur dune rgion limite.En ce qui concerne la troisime fonction, certains paramtres godsiques et orbitaux doivent tre obtenus d

14、ansun dlai relativement court (de lordre de 1 jour). Il faudra peut-tre galement distribuer des donnes in situ recueillieslocalement et des donnes de prvision de lorbite produites en un point central.2.2 Tlcommunications de mesureLa mesure des positions relatives de stations terriennes et de satelli

15、tes, ou de leurs variations en fonction dumouvement des engins spatiaux, peut se fonder sur la mesure: de la distance, de la vitesse de variation de la distance, de la diffrence de distances (par exemple, entre deux satellites et 1 station terrienne), des variations des diffrences de distances, de l

16、a distance diffrentielle double (par exemple, entre chacun de deux satellites et chacune de deuxstations terriennes identiques), des variations de la distance diffrentielle double.On peut aussi classer les tlcommunications de mesure en fonction du nombre et du sens des liaisons: unidirectionnelles e

17、space-Terre, unidirectionnelles Terre-espace, unidirectionnelles espace-espace (poursuite entre satellites), bidirectionnelles entre stations terriennes et satellites, bidirectionnelles entre satellites.Rec. UIT-R SA.1030 32.3 Transmission de donnesLes systmes de mesures numrs ci-dessus fournissent

18、des rsultats une extrmit du systme. Si cesdonnes sont extraites en un point qui nest pas celui o elles doivent tre traites ou distribues ultrieurement, ellesdoivent tre retransmises lautre extrmit du systme. De plus, le traitement des mesures brutes peut ncessiterladjonction de donnes auxiliaires di

19、sponibles lautre extrmit de la liaison. Par exemple: donnes sur les conditions de propagation mesures au voisinage des stations terriennes (pressionatmosphrique, temprature, humidit) et ajoutes sur le signal de la liaison montante; phmrides des satellites, donnes sur ltat de lionosphre, etc., distri

20、buer aux stations terriennes;Trois types dinformations peuvent tre transfrs dans le systme: signaux de mesure, rsultats de mesure, donnes auxiliaires.Les rsultats de mesure et les donnes auxiliaires peuvent tre multiplexs avec le signal de mesure ou treretransmis sur des liaisons distinctes.3. Bande

21、s de frquences prfres3.1 Contraintes du spectre RF dues aux caractristiques de propagationLes bandes de frquences utilisables sont limites par les caractristiques des milieux que traversent lessignaux. La troposphre produit la fois un affaiblissement par absorption et un retard des signaux. Bien que

22、 leretard troposphrique entrane des erreurs dpassant les objectifs de prcision de la godsie par satelliteet quil convient de les corriger dans le processus dobtention des paramtres, il ne fournit pas de critre dechoix des frquences prfres. Laffaiblissement d labsorption affecte srieusement le bilan

23、de liaisonau-dessus denviron 20 GHz. Lionosphre produit une absorption ngligeable au-dessus de 100 MHz environ. La limite infrieure desfrquences utilisables est dtermine par le dphasage et le retard de propagation de groupe des signauxutiliss pour les mesures.Les erreurs de mesure de distance dues l

24、ionosphre dpendent du contenu lectronique total (CET) qui variegnralement selon la latitude, lheure, la saison et lactivit solaire dans une plage aussi large que 1,4 101670 1016l/m2et au-del de cette plage dans certaines rgions. La correction directe des erreurs de mesure laide demodles nest pas trs

25、 prcise en raison de la grande variabilit de lionosphre.Pour diminuer les erreurs de mesure dues la mconnaissance de lionosphre il faut, soit utiliser desfrquences assez leves, soit combiner les rsultats de mesures effectues simultanment un certain nombre defrquences cohrentes.Pour une valeur moyenn

26、e du CET = 20 1016l/m2, lerreur brute et lerreur rsiduelle aprs correction parcombinaison des mesures bifrquences sont donnes dans le Tableau 1 pour un trajet vertical traversant compltementlionosphre.Pour un trajet oblique, inclin 30 par rapport lhorizontale au sol, les valeurs du Tableau 1 sont mu

27、ltiplierpar 1,8. Aux angles dlvation infrieurs 20 400 MHz ou infrieurs 10 2 000 MHz, la courbure diffrentielledes rayons provoque une croissance rapide des erreurs rsiduelles.Comme indiqu dans le Tableau 1, la combinaison des mesures bifrquences rduit considrablement lerreurionosphrique. Toutefois,

28、si dans les systmes deux frquences, ces frquences ne sont pas suffisamment espaces dansle spectre radiolectrique, les erreurs non ionosphriques augmentent dun facteur qui, par exemple, est compris entre 1,2et 1,6 pour la paire de frquences 150/400 MHz et qui va jusqu 3, 4 pour les frquences 1 227/1

29、575 MHz.On peut essentiellement conclure des considrations ci-dessus que les systmes de mesure monofrquence sontgnralement inappropris pour les missions de godsie et de godynamique haute prcision par satellite. Lessystmes de mesure utiliss pour ces missions ncessitent lemploi dau moins deux bandes d

30、e frquences suffisammentespaces dans le spectre.4 Rec. UIT-R SA.1030TABLEAU 1Erreur ionosphrique sur un trajet vertical pour un CET = 20 1016l/m2Frquences Erreur de mesure de trajetFrquence principale Frquence auxiliaire Erreur brute laErreur rsiduelle(MHz) (MHz) frquence principale(Dlai de phase) (

31、Dlai de groupe)400 150 50 m 0,24 m 0,48 m2 000 400 2 m 0,42 cm 0,83 cm1 575 1 227 3,2 m 0,15 cm 0,30 cm8 000 2 000 12,5 cm 0,005 cm 0,01 cm3.2 Largeur de bande ncessaire3.2.1 Largeur de bande ncessaire pour les mesures deffet DopplerDu fait du dcalage de frquence Doppler, la frquence reue est suprie

32、ure ou infrieure la frquence mise,dune quantit + ou selon que la distance oblique diminue ou augmente: = v pour les mesures unidirectionnelles, = 2 v pour les mesures bidirectionnelles,v tant la vitesse de variation de la distance et la longueur donde.Le Tableau 2 donne la largeur de bande ncessaire

33、 2 pour v = 9 km/s.TABLEAU 2Largeur de bande ncessaire pour la mesure de leffet Doppler correspondant une vitesse de variation de la distance de 9 km/s (MHz) 150 400 2 000 8 000 (m) 2 0,75 0,15 0,03752 Mesure unidirectionnelle 9 24 120 480(kHz)Mesure bidirectionnelle 18 48 240 9603.2.2 Largeur de ba

34、nde ncessaire pour les mesures de distanceLe principe des mesures de distance radiolectrique consiste mesurer le temps de propagation de phase ou degroupe de signaux entre lengin spatial et la station terrienne. Toutefois, la mesure nest gnralement pas faite sur laporteuse en raison de lambigut de n

35、 (unidirectionnelle) ou de n/2 (mesure bidirectionnelle). Pour liminerlambigut, les mesures sont faites sur les signaux qui modulent la porteuse.Rec. UIT-R SA.1030 5Deux types principaux de modulation sont utiliss. Dans lun, on mesure le retard de phase de plusieurssignaux sinusodaux, ou tons, modul

36、ant simultanment ou squentiellement la porteuse. Le ton de frquence la plusbasse est utilis pour liminer lambigut tandis que le ton de frquence la plus haute fournit la rsolution de mesure dela distance. En rgle gnrale, les frquences de modulation les plus hautes sont de lordre de 1-10 MHz. Cette te

37、chniqueprsente toutefois linconvnient de concentrer lnergie radiolectrique sur des raies du spectre et, partant, il peut tredifficile de lutiliser dans certaines des bandes qui sont partages avec des services requrant une protection dfinie pardes limites de densit spectrale de puissance.Dans lautre

38、cas, on mesure le temps de propagation de groupe dun code de pseudo-bruit pseudo-alatoiremodulant la porteuse et lnergie est tale sur une bande de quelque 1-10 MHz.Dans les deux cas, aprs modulation de la porteuse, la largeur de bande radiofrquence est de lordre denviron2-20 MHz. Des largeurs de ban

39、de plus leves pourraient tre utilises lavenir.Leffet Doppler (Tableau 2) doit encore tre ajout ces valeurs.3.2.3 Largeur de bande ncessaire pour la transmission de donnesLe dbit des donnes auxiliaires est de lordre de quelques dizaines de bit/s. Ces donnes peuvent tremultiplexes avec les signaux de

40、mesure de distance.3.3 Bandes de frquences utilisablesLes fonctions des systmes de tlcommunications par satellite pour la godsie et la godynamique relventdu service de recherche spatiale et du service dexploration de la Terre par satellite. En outre, certains systmes relevantdu service de radionavig

41、ation par satellite peuvent galement tre exploits des fins de godsie ou de godynamique.Le Tableau 3 indique quelques-unes des bandes de frquences utilises lheure actuelle, ou quil est envisagdutiliser pour la godsie et la godynamique par satellite.TABLEAU 3Bandes de frquences utilises ou quil est en

42、visag dutiliser dans les systmesde tlcommunications par satellite pour la godsie et la godynamiqueBande de frquence(MHz)Sens Attribution401-403 Terre-espace Exploration de la Terre par satellite1 215-1 260 Espace-Terre Radionavigation par satellite1 559-1 610 Espace-Terre Radionavigation par satelli

43、te2 025-2 110 Terre-espace Recherche spatiale et exploration de la Terre par satellite2 200-2 290 Espace-Terre Recherche spatiale et exploration de la Terre par satellite7 190-7 235 Terre-espace Recherche spatiale8 025-8 400 Espace-Terre Exploration de la Terre par satellite8 450-8 500 Espace-Terre Recherche spatialeNote 1 Les bandes attribues au service de radionavigation par satellite peuvent tre utilises des fins de godsie et degodynamique seulement en rception._