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Les systèmes de géolocalisation utilisés par le radiosondage
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Voir aussi : Caractéristiques de l'atmosphère standard - diagramme des vents -

Les premières tentatives de mesure de vent en altitude ont été effectuées par radiogoniométrie (voir : Les débuts du radiosondage 1920-1945). Après 1945 le radiothéodolite puis le radar ont été utilisés pour suivre le déplacement des sondes et en déduire la vitesse du vent responsable de leur déplacement. Dans les années 1980 les constructeurs ont profité des performances accrues des systèmes de radionavigation pour suivre le déplacement des radiosondes.

OMEGA

Le système de radionavigation OMEGA a été mis en service en 1968 dans le but de permettre la localisation d'un navire en mer sur toute la surface du globe avec une précision meilleure que 4 NM (7km). Il a été initiallement développé par les USA pour permettre le guidage des bombardiers nucléaires survolant la région du pôle Nord en direction de l'URSS avant de servir aux sous-marins en plongée et enfin d'être utilisé à des applications plus paisibles jusqu'à fin septembre 1997.
Huit émetteurs de 10kW situés en : Norvège, Libéria, Hawaï, Nord-Dakota (USA), Île de la Réunion, Argentine, Australie et Japon transmettaient des signaux synchonisés sur VLF entre 10 et 14kHz. La hauteur des antennes verticales utilisées dépassait 400m.
Certaines radiosondes (RS80-15N) utilisaient ce système pour la mesure de la direction et de la vitesse des vents en altitude.
Voir : Le système de radiolocalisation Omega par VE3FAB (en anglais)

LORAN-C

Le système de radionavigation terrestre Loran-C (LOng RAnge Navigation) a permis pendant des dizaines d'années aux avions et aux navires de déterminer leur position dans pratiquement tout l'hémisphère nord. Depuis début 2010 les USA puis le Canada ont décidé d'arrêter leurs émetteurs d'Amérique du Nord.
Le principe est très ressemblant au système GPS mais les moyens mis en oeuvre par le système Loran-C sont différents. Cette complémentarité est une des raisons pour lesquelles en Europe, le "eLoran" (pour enhanced Loran) devrait être conservé en solution de secours tant que les systèmes de positionnement par satellites comme GPS ou Gallileo présenteront un risque de défaillance.
Dans le cas du Loran-C, le positionnement est déterminé en comparant le temps de propagation des signaux reçus de trois émetteurs puissants (10 à 1600kW) sur la fréquence de 100kHz. La précision est un peu moins bonne qu'avec le GPS mais permet de suivre une radiosonde comme la RS92-KL (photo ci-contre) dans ses déplacements horizontaux et d'en déduire la vitesse et la direction des vents dans chacune des couches de l'atmosphère qu'elle traverse. La radiosonde retransmet simplement sur UHF les signaux Loran-C qu'elle entend sur 100kHz, le système de décodage compare les signaux Loran-C qu'il reçoit localement avec ceux reçu de la radiosonde. Comme le circuit transpondeur 100kHz => 400MHz implanté sur la radiosonde est très simple, il est très peu coûteux, ce qui explique que certains centres utilisent encore des RS92-KL lorsque la situation météorologique ne justifie par l'utilisation de sondes plus précises. C'est le cas, par exemple de certaines stations de radiosondage italiennes qui utilisent tantôt les RS92-SGP et tantôt des RS92-KL. Comme l'altitude ne peut être déterminés avec les signaux Loran-C, le capteur de pression est encore en service sur les RS92-KL. Les signaux Loran-C sont facilement audibles au milieu de la modulation musicale de la RS92-KL, il ressemble à un crépitement caractéristique.
Les radiosondes utilisant ce système de localisation ne sont utilisables que dans les régions où il est disponible...
Le site http://www.loran-europe.eu/news.php montre la carte des stations d'émission de l'Europe de l'ouest et de la couverture du système Loran-C

GPS

Le Global Positioning System est maintenant suffisamment connu et utilisé pour qu'il soit inutile d'en décrire ici les principes. Son utilisation par les radiosondes date du milieu des années 1990 (AIR) mais ne s'est vraiment répandu qu'à partir de 1997quand Vaisala a proposé la RS80-15G et Modem sa GPSonde GL-98. Mais le coût élevé des sondes équipé de GPS a reporté leur usage régulier au début des années 2000. L''utilisation de sondes GPS-3D a permis de déterminer le positionnement en temps réel de la sonde, en particulier son altitude, contrairement aux premières sondes Vaisala GPS-2D qui permettaient seulement la mesure du vent en utilisant l'effet Doppler sur les signaux reçus des satellites.
Actuellement (fin 2015) la quasi-totalité des radiosondes entendues utilisent le GPS : RS92SGP, RS92AGP, M2K2, DFM-06, DFM-09, M10, C34, LMS-6, RS41 et iMet1. Pratiquement toutes sont décodables à l'aide de SondeMonitor.
La RS92-SGP est encore un cas particulier car elle retransmet les signaux bruts des satellites et le traitement s'effectue au sol avec les éphémérides fournis au logiciel. Elle est maintenant remplacée par la RS41. Les autres types de radiosondes intègrent des modules récepteurs GPS qui fournissent directement les informations sous forme de trames NMEA. L'utilisation du DGPS, GPS différentiel, permet d'obtenir des mesures de vitesse de déplacement très précises (0,1m/sec).