La Station Laser Ultra Mobile - De l'obtention d'une exactitude centimétrique des mesures à des applications en océanographie et géodésie spatiales - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

The French Transportable Laser Ranging Station - From centimetric accuracy to space oceanography and geodetic applications

La Station Laser Ultra Mobile - De l'obtention d'une exactitude centimétrique des mesures à des applications en océanographie et géodésie spatiales

Joëlle Nicolas
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1096651

Résumé

The French Transportable Laser Ranging Station (FTLRS) is a highly mobile satellite laser ranging system unit weighing only 300 kg. This station, with on-site fast installation, is dedicated to the tracking of satellites equipped with retroreflectors. The are fascinating uses in the geosciences for such a system: precise positioning, oceanography, time transfer, terrestrial reference frames, orbitography... The idea is to use a very small 13 cm diameter telescope installed on a high precision motorised theodolite, a laser also compact, and an avalanche photodiode which makes the detection possible at a single photoelectron level. It started its operational phase during a probatory experiment in Corsica in late 1996, but instabilities in quality of the signal were exhibited. This work deals first with the FTLRS changes directed toward increasing the station's accuracy to reach the 1 cm level and participate to the calibration/validation campaign of the oceanographic mission JASON-1 (2001). Then, the instrumental precision is checked with laboratory experiments and the results are quite satisfactory regarding the improvement efficiency.
Another aspect of this work concerns an analysis developed in order to estimate the new accuracy and stability of the FTLRS after technical changes. Based on a collocation experiment between the two fixed laser ranging stations of the OCA, the method consists in station coordinates and mean instrumental bias adjustments from LAGEOS reference orbits. The temporal series of this precise positioning evidence seasonal variations. A local comparison of the altitude variations with laser positioning, permanent GPS receiver and absolute gravimeter measurements is performed. These temporal variations are exhibited at a world scale (other laser stations) and their geophysical interpretation deals with terrestrial and polar tides and atmospheric loading effects.
La Station Laser Ultra Mobile est la plus petite station de télémétrie laser au monde, ne pesant que 300 kg, dédiée à la poursuite de satellites équipés de rétroréflecteurs laser. Elle utilise un petit télescope de 13 cm de diamètre placé sur une monture issue d'un théodolite de précision et motorisé, un laser très compact et une photodiode à avalanche permettant la détection au niveau du simple photo-électron. Les premières expériences (Corse, fin 1996) ont révélé des instabilités dans la qualité des mesures. Ce travail concerne l'étude et la mise en place de nombreuses modifications techniques afin d'atteindre une exactitude centimétrique des mesures et de pouvoir participer à la campagne de validation des orbites et d'étalonnage de l'altimètre du satellite océanographique JASON-1 (2001). La précision instrumentale souhaitée a été vérifiée avec succès en laboratoire.
Outre cet aspect instrumental et métrologique, une analyse a été développée afin de pouvoir estimer l'exactitude et la stabilité des observations de la station mobile après intégration des modifications. A partir d'une expérience de co-localisation entre les deux stations laser fixe du plateau de Calern, on a fait une analyse fondée sur l'ajustement, par station, de coordonnées et d'un biais instrumental moyen à partir d'une orbite de référence des satellites LAGEOS. Des variations saisonnières très cohérentes ont été mises en évidence dans les séries temporelles des différentes composantes. La comparaison locale des déformations de la croûte terrestre se traduisant par des variations d'altitude issues des données laser montre une cohérence avec les mesures d'un gravimètre absolu transportable (FG5). Des signaux de même amplitude ont été observés par GPS. Ces variations sont également mises en évidence à l'échelle mondiale et leur interprétation géophysique est due à la combinaison des effets de marées terrestres et polaire et des effets de charge atmosphérique.
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Dates et versions

tel-00007083 , version 1 (11-10-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00007083 , version 1

Citer

Joëlle Nicolas. La Station Laser Ultra Mobile - De l'obtention d'une exactitude centimétrique des mesures à des applications en océanographie et géodésie spatiales. Autre. Université Nice Sophia Antipolis, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007083⟩
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