Le 02 Octobre 2013, l’ensemble des réseaux satellitaires (GNSS, télécommunications…) du monde entier ont subi des perturbations temporaires dues à l’activité solaire intense.

Éruption Solaire

La Terre peut être assimilée à un dipôle magnétique dont le champ protège l’atmosphère terrestre des particules énergétiques en les déviant de leur trajectoire.
Des fluctuations du nombre, de l’énergie ou de la vitesse des particules du vent solaire peuvent provoquer une variation du champ magnétique terrestre (orientation et amplitude) et dès lors perturber ce système de bouclier magnétique ; on parle de perturbation géomagnétique

Les conséquences

les conséquences provoquées par des phénomènes solaires comme des éruptions ou des tempêtes géomagnétiques sont nombreuses et variées : corrosion accélérée des pipe-lines, pannes de satellites ou de réseau électrique… Les phénomènes d’origine solaire provoquent également des perturbations ionosphériques qui entraînent une dégradation de la précision des applications GNSS.

À l’heure actuelle, de récentes techniques de positionnement GPS basées sur l’envoi de corrections différentielles par une station de référence (comme le Real-Time Kinematic ou RTK) permettent, d’une manière générale, d’obtenir une précision de l’ordre de quelques centimètres en temps réel. Toutefois, l’ionosphère constitue la principale limitation à la précision de ces méthodes de positionnement.

Ces perturbations électromagnétiques sur les signaux des satellites de géo positionnement affectent la résolution des ambiguïtés entières qui est l’étape critique du traitement de ces signaux de données par le récepteur. Cela provoque d’abord un allongement des temps de calculs, puis l’impact sur la précision des résultats est due au fait que les ambiguïtés sont résolues à un entier incorrect.

En tant qu’opérateur d’un réseau de stations d’observations GNSS pour vous fournir des données de corrections, nous tenons à vous informer du fait que l’activité ionosphérique, principale source d’erreur modélisée dans les réseaux GNSS temps réel, était hier très significative pour du positionnement de précision par méthodes GNSS.

En traversant cette couche atmosphérique située entre 50 et 1000 km d’altitude chargée en particules électriques sous l’effet de la ionisation de ses molécules par le rayonnement électromagnétique solaire (ultraviolets), les signaux GNSS sont réfractés, engendrant un allongement de leur parcours ce qui explique l’erreur de positionnement d’un recepteur GNSS  quelles que soient les constellations de satellites utilisées (GPS, Glonass, Galiléo ou Beidou).

Une activité solaire importante tous les 11 ans

L’activité solaire suit un cycle de onze ans, 2013 étant un maximum de ce cycle. Cette année est donc synonyme de perturbations ionosphériques fortes pour nos applications, d’où l’importance d’avoir un réseau de stations GNSS permanentes dense pour bien modéliser cette erreur.

Comme vous pouvez le voir sur le graphique ci-dessous, le maximum de l’activité solaire du cycle en cours est proche :

Au cours d’une journée, l’activité ionosphérique liée à l’activité solaire est maximale aux alentours de 12h00, heure solaire. Ainsi comme le montre le graphique ci-dessous, cette activité ionosphérique était très importante mercredi 2 octobre à midi avec des valeurs d’index I95 au-delà de la limite de 8 indiquant une très forte activité pour les applications visées et impactant donc toutes communications satellitaires lors de leur passage dans la ionosphère alors riche en particules chargées :

Les perturbations liées à cette tempête géomagnétique

Comme vous pouvez le voir sur le site web du SpaceWeatherLive.com, ce phénomène est global avec un indice ionosphérique K (quantification des perturbations géomagnétiques) . Celui-ci est une moyenne des indices K relatifs à 13 stations situées entre 44 et 60◦ de latitude ; il s’agit donc d’un indice global.

L’indice K est un indice local qui caractérise la variation du champ magnétique à la station considérée par rapport à une journée calme de référence ; ces mesures sont réalisées à l’aide de magnétomètres. L’échelle de l’indice Kp comporte
10 échelons :

Les échelons de l’Indice Kp

Lorsque l’indice Kp est supérieur à 5, cela correspond à une tempête géomagnétique :

Par ailleurs, de manière complètement dé-corrélée, la répartition des satellites GPS n’est pas optimale dans cette même tranche horaire avec un GDOP dépassant la limite fixée à 3 comme figuré ci-dessous :

Pour rappel, le DOP correspond à un coefficient d’affaiblissement de la précision liée à la bonne répartition des satellites dans le ciel (calcul de la position du mobile par multilatération spatiale). Le GDOP (General Dilution of Precision), idéalement égal à 1, ne doit pas excéder 2 ou 3 pour des applications de positionnement de précision.

Au-delà de la notion de DOP, il faut également un minimum de 5 satellites visibles au-delà du fait qu’ils soient bien répartis, ce qui peut s’avérer compliqué à ce moment de la journée, cette configuration particulière liée à la nature même des orbites GPS avançant de 4 minutes par jour :

Pour rappel enfin, GLONASS servant d’augmentation à GPS pour la majorité des mobiles GNSS, il faut un minimum de satellites GPS (au moins 4) bien répartis pour pouvoir travailler en GPS+GLONASS.

Prévoir l’état des constellations sur vos chantiers

En suivant le lien suivant, vous trouverez un outil vous permettant de visualiser et de prévoir l’état des constellations sur vos chantiers : http://www.gnssplanningonline.com/#/Settings

L’impact sur votre connexion

Comme vous l’aurez compris à ce sujet, si vous avez des problèmes en milieu de journée (temps anormalement long pour fixer les ambiguïtés entières ou impossibilité de les fixer en environnements dégagés, passages répétés en flottant alors même que vous recevez bien des corrections etc.), vérifiez le nombre et la répartition des satellites GPS et vérifiez l’activité ionosphérique via le site :  http://gpsweather.meteo.be/geomagnetism/ground_K_dourbes.

La force du réseau Orphéon

Notre réseau étant à ce jour construit selon les règles de l’art avec des stations tous les 60 km (réseau le plus dense de France), vous ne devriez normalement ne pas être trop impacté. Nous souhaitions cependant vous faire passer l’information, un utilisateur averti en valant deux !