Comparaison d'horloges atomiques distantes par les satellites de télévision directe TDF2 et Télécom 2 A
Institution:
BesançonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Between 1990 and 1994, two time transfer experiments have been set up wilh direct TV satellites TDF2 ànd Telecom-2A, implying four laboratories : the L. P. T. F. In Paris, the C. N. E. S. In Toulouse, the O. C. A. In Grasse and the Observatory of Besançon. The principle of time transfer (time comparison or remote atomic clocks, by passive use of television signals broadcasted by geostationary satellites is described together with the experimental setup that was used. The main sources of uncertainty on the time transfer are the uncertainty on the satellite position, perturbation of the signal propagation. And internal delays. All these phenomena are studied and their influence on the accuracy of the results is evaluated. Influence of the satellite motion is studied in detail, and three methodes are proposed to lessen its influence : the first one takes advantage of some properties of the geostationary orbit ; the second method is based on an explicit detemination of the satellite position carried out before the time transfer itself. The third method is a numeric (Kalman) filter using data from 4 stations in order to perform orbit restitution. Ln most favorable configurations, accuracy of time transfer can reach about 10 ns, and frequency instabilities lower han 10 [to the minus] 13 can be measured after an averaging tune of one day, or lower than 10 [to the minus] 14 after less than 10 days.
Abstract FR:
Entre 1990 et 1994, deux expériences de transfert de temps ont été menées avec les satellites de télévision directe TDF2 et Télécom-2A, entre 41aboratoires : le L. P. T. F. (Paris), le C. N. E. S. (Toulouse), l'O. C. A. (Grasse) et l'Observatoire de Besançon. Le principe de l'utilisation passive des signaux de télévision transmis par les satellites géostationnaires à des fins de transfert de temps (comparaîson des écarts de temps d'horloges atomiques distantes) est exposé, ainsi que la configuration matérielle dans laquelles les deux expériences ont été effectuées. Les principales sources d'incertitude sur ces transferts de temps sont dues à l'incertitude sur la position du satellite, aux perturbations de la propagation des signaux, et aux délais internes de chaque station. Tous ces phénomènes sont analysées et leur influence sur l'exactitude des résultats est chiffrée. L'influence du mouvement du satellite est ensuite étudiée en détail, et trois méthodes sont proposées pour en réduire les effets : la première est une méthode différentielle qui exploite certaines propriétés de l'orbite géostationnaire ; la deuxième méthode est basée sur une détermination explicite de la position du satellite effectuée préalablement au transfert de temps proprement dit. La troisième méthode met en oeuvre un filtrage numérique (filtre de Kalman) des données acquises entre les quatre stations de l'expérience, dans le but de restituer l'orbite du satellite. Dans les configurations les plus favorables des stations utilisées, l'exactitude des transferts de temps effectués peut une dizaine de nanosecondes, et des instabilités de fréquence peuvent être mesurées au niveau de 10 [puissance] -13 après moins de 24 heures d'intégration, et de 10 [puissance] -14 après moins de 10 jours.