Présentation
Le logiciel GINS (Géodésie par Intégrations Numériques Simultanées) est développé et maintenu par l’équipe de Géodésie Spatiale du CNES pour ses activités de recherche dans le cadre du Groupe de Recherche de Géodésie Spatiale (GRGS). C’est un logiciel d’orbitographie précise appliquée à la géodésie spatiale qui permet la restitution de nombreux paramètres géodésiques ou physiques accessibles par les observations spatiales. Ces paramètres sont de trois types :
1. géométrique (tels les positions de stations et du géocentre, les paramètres de rotation de la Terre ou des planètes…),
2. dynamique (tels les coefficients harmoniques sphériques du champ de gravité ou des marées, les coefficients des forces de surface, les paramètres de la thermosphère, des caractéristiques thermo-optiques du satellite…)
3. de mesure (telles les corrections de délai troposphérique, de datation, de fréquence…).
Ce logiciel comprend d’une part un processus d’intégration numérique des équations différentielles du mouvement d’un satellite ou d’une constellation de satellites dans un repère inertiel, en prenant en compte notamment l’ensemble des forces gravitationnelles et de surface agissant sur le satellite ainsi que le mouvement d’attitude spécifié du satellite selon son macro-modèle.
Il permet d’autre part l’ajustement, par la méthode des moindres carrés, des éphémérides produites ainsi que des autres paramètres grâce aux données de suivi géodésiques de types GPS (soit une constellation GNSS, soit des mesures entre les satellites de la constellation et des satellites en orbite basse), Doppler (ex. : DORIS), Laser, optiques, altimétriques… En outre, il permet de traiter des données de types VLBI et Laser Lune.
De plus, ce logiciel peut être utilisé en analyse de mission compte tenu que la plupart des mesures décrites peuvent être simulées pour tester de nouvelles fonctionnalités ou de nouvelles missions satellitales.
GINS est aussi un outil de géodésie planétaire qui permet de calculer la trajectoire d’un satellite artificiel autour de n’importe quel corps du système solaire : une planète, un satellite naturel, un petit corps ou le Soleil.
Sous le nom GINS est compris une série de logiciels dépendants dont PREPARS qui rassemble et prépare l’information utile au traitement, les modules DYNAMO qui sont des modules de gestion et résolution des équations normales ainsi que des logiciels annexes comme OV de comparaison d’orbites ou GINO d’exploitation graphique des résultats.
Ce logiciel est disponible en version PC avec accès Internet à la base de fichiers d’environnement aux équipes de recherche sous réserve de l’acceptation de la convention d’utilisation (contact : jean-charles.marty@cnes.fr ).
Référence
Algorithmic Documentation of the GINS Software, Rapport GRGS.
Application GNSS PPP avec le logiciel GINS
Pour répondre au besoin de calcul de solutions GNSS PPP à haute fréquence, un filtre performant a été introduit dans le logiciel de géodésie spatiale GINS du CNES/GRGS. Nous avons choisi l’approche de SRI et une technique de mise en facteur QR incluant un algorithme novateur qui optimise le pas de réduction matriciel. Une description exhaustive de cet algorithme est donnée pour des utilisateurs futurs. Les nouvelles capacités du logiciel ont été testées sur les données à 1 Hz du réseau GEONET japonais incluant l’époque du tremblement de terre Tohoku de magnitude 9 en 2011. La solution de coordonnées des stations obtenue se compare à un niveau sub-décimétrique avec des publications précédentes ainsi qu’avec le traitement réalisé avec le logiciel du National Resource Canada. Un avantage supplémentaire de la mise en œuvre du filtre SRI est la capacité d’estimer les paramètres troposphériques à haute fréquence. Comme le temps CPU pour évaluer une solution cinématique à 1 Hz à partir d’une heure de données est maintenant moins de 1 mn, nous pouvons dorénavant produire des séries de coordonnées pour les 1300 stations du réseau japonais. Le film correspondant montre la déformation co-sismique impressionnante aussi bien que la propagation en vague le long de l’île. Le traitement a été réalisé avec un cluster de PCs qui illustre la nouvelle potentialité du logiciel GINS pour des traitements massifs en PPP haute fréquence de réseaux denses de stations.
References
Alina L. Barbu, Julien Laurent-Varin, Felix Perosanz, Flavien Mercier, Jean-Charles Marty; Efficient QR sequential least square algorithm for high frequency GNSS precise point positioning seismic application; Advances in Space Research, Volume 61, Issue 1, 1 January 2018, Pages 448-456
