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mardi 1 octobre 2013

Outback rover improves satellite signals

The Outback Rover is a prototype that can operate autonomously in remote locations.
Image credit: Adam Harper

A prototype autonomous vehicle, or rover, developed by CSIRO is helping scientists improve the accuracy of Earth observation satellites that provide valuable data to our mining and agricultural industries.

Just as the Mars rover, Curiosity, is gathering information about our neighbouring planet, CSIRO’s affectionately nicknamed ‘Outback Rover’ is helping to calibrate satellites that provide clues to Earth’s soil condition, mineralogy and vegetation.

Accompanied by researchers from Japan, China, Israel and France, CSIRO scientists recently took the rover prototype on a mission to Lake Lefroy – a huge salt lake in remote Western Australia – to see if they can automate the satellite calibration process.

Professor Arnold Dekker, Director of Earth Observation and Informatics at CSIRO, explains that this is where information gathered by satellites is matched against measurements taken on-ground and compared for accuracy.

“Satellite data is used for resource exploration, environmental monitoring and agricultural management such as soil mapping. So it must be regularly cross-checked to ensure that observations are accurate,” Professor Dekker said.

“This process is called vicarious calibration and is undertaken by ground crews who walk in grids or transects, taking measurements with hand-held devices known as spectrometers, as satellites travel overhead.

“With its bright and uniform surface, Lake Lefroy is the perfect location to carry this out. However its downside is that it is a long way from any urban centres, meaning it can be very time consuming and take scientists away from their other research for days on end.”

According to Dr Alberto Elfes, CSIRO’s science leader for robotics, this could be about to change. He hopes the rover will be able to collect calibration data autonomously and send it wirelessly back to researchers.

“The ultimate goal is to have the rover operate alone, with scientists from over the world able to retrieve data from it or control it remotely in real-time,” Dr Elfes said.

“For example, scientists could tell the robot to turn left or right, follow a sensor signature that is interesting, or do a more detailed analysis in a particular area.

“Once we know we have acquired accurate data from satellites, it can be used for a range of applications. It can show us where to explore for mineral deposits and even allow us to monitor soils, which can provide great benefit to our farmers.”

As well as ensuring the accuracy of the current suite of space travelling cameras and sensors, the information collected by the rover could also be used for the next-generation of satellites that will use high-resolution ‘hyperspectral’ images.

“These satellites will be able to collect more detailed data, including information about dry and woody plant materials and specific mineralogical data that cannot be measured with current operational satellites,” Professor Dekker said.

Owing to its sheer size, Australia is one of the world’s biggest consumers of Earth observation data. However, it doesn’t own any remote sensing satellites.

“This is why international collaborations like this are vitally important, and have led to major achievements such as our world-first continental scale mineral maps, derived from the Japanese ASTER sensor on board the NASA TERRA satellite,” Professor Dekker said.

The CSIRO team is now analysing the data the ‘Outback Rover’ collected on its recent mission. The hope is that it will improve the process of satellite calibration, leading to more efficient, productive and profitable mining and agricultural industries.

by Schester on 1 October, 2013

lundi 12 août 2013

Le GPS pour les nuls : Satellites et Signaux

Les GPS sont ces appareils "magiques" apparus il y a 15 ans sur les bateaux, puis sur les avions, les voitures de luxe, les taxis et les camions il y a 5 ou 6 ans, et qui se répandent maintenant dans les voitures et les téléphones voire les appareils photos.

Bref, ça n'épate plus personne de savoir où on est à quelque mètres près dans une ville inconnue et d'être dirigé vers son hôtel de façon fiable par une douce voix féminine qui reste parfaitement calme même si on ne suit pas le chemin tracé. Mais si on sait comment ça marche, le GPS apparait comme l'une des 7 merveilles du monde technologique*

Ce premier article présente la partie "Satellites et Signaux" de cette extraordinaire réalisation .
Le principe est tout simple : 24 satellites tournent autour de la Terre sur des orbites précises, en faisant "bip-bip". En tout point de la planète, on peut recevoir les signaux de 6 à 10 satellites.

On pourrait se dire que 3 satellites suffisent:
  • si on sait quels satellites ont émis les bips reçus, on peut savoir où ils se trouvent sur leur orbite
  • et si on sait combien de temps le "bip" à mis pour aller du satellite à l'endroit où on se trouve à la vitesse de la lumière
alors on sait qu'on se trouve à l'intersection de 3 sphères centrées sur les satellites, et dont les rayons correspondent à la distance parcourue par chaque "bip", et il n'y a que 2 tels points, dont l'un n'est probablement pas à la surface de la Terre, donc nous nous trouvons à l'autre.



La principale difficulté et de mesurer avec une grande précision le temps mis par les bips pour parcourir la distance entre le satellite et le récepteur.

Certaines pages du web prétendent que les signaux émis par les 3 satellites contiennent l'heure exacte de l'émission. C'est faux et ça serait inutile, car il faudrait aussi une horloge ultra précise au récepteur. Les satellites sont effectivement équipés d'horloges atomiques ultra précises, mais il serait beaucoup trop cher d'en mettre dans chaque récepteur.

Le truc, c'est de tenir compte d'un quatrième satellite et de calculer l'intersection de 4 sphères au lieu de 3, mais dans l'espace à 4 dimensions, en tenant compte du temps : il n'existe qu'un seul endroit à un seul moment extrêmement précis où les décalages entre les bips des 4 satellites donnés peuvent correspondre aux mesures. Le GPS fournit donc non seulement la position géographique, mais aussi l'heure exacte en prime.

Reste encore quelques petits détails techniques à résoudre.

D'abord, les bips-bips doivent être reconnaissables, pour qu'on sache quel satellite l'a émis. On pourrait les émettre sur 24 fréquences différentes, mais ça ferait des récepteurs compliqués. Donc ils sont tous émis sur la même fréquence, mais alors ils doivent être clairement distincts : des bip-bips, des bop-bops, des bap-baps etc.

Ensuite, le satellite émet avec une puissance de 25W qui arrose presque la moitié de la surface de la Terre. Sur Terre, un récepteur reçoit 0.000178 pW . [pW] c'est "picoWatt", un millième de milliardième de Watt, la puissance d'un muscle de puceron. Cette puissance reçue est 45 fois inférieure (16 décibels) à la puissance du bruit thermique dans la gamme de fréquence du GPS. Pour éviter d'avoir à détecter des "bip-bips" minuscules noyés dans un CHCHCHCHCHCHCHCH continu, il y avait une solution : mettre sur chaque GPS une douzaine d'antennes paraboliques de 1m de diamètre, motorisées et tourniquant dans tous les sens pour suivre les satellites.

Les concepteurs du GPS ont trouvé une solution heureusement plus simple et carrément géniale. Ils se sont dit qu'en fait, la seule information qui devait réellement être transmise depuis les satellites, c'était une horloge. Un "tic-tac" plutôt qu'un "bip-bip". Et pour que le récepteur puisse distinguer les "tic-tacs" des différents satellites, chaque horloge est émise sous forme d'un "signal binaire pseudo-aléatoire" différent, une suite de 0 et de 1 comme celle-ci par exemple :


Le récepteur reçoit une dizaine de tels signaux superposés, décalés et noyés dans du bruit. Comment débrouiller tout ça ? "Facile" : en générant des signaux identiques dans le récepteur et en tentant de les "corréler" avec celui qu'on reçoit de l'espace. La corrélation consiste à comparer les bits qu'on a cru reconnaitre dans le bruit avec ceux générés dans le récepteur, puis à décaler légèrement le signal généré et à recommencer. Si pour un certain décalage on trouve un nombre statistiquement significatif de bits correspondants, on sait:
  1. que l'on reçoit effectivement le signal du satellite dont la séquence pseudo aléatoire correspond à celle recréée dans le récepteur
  2. que l'on a synchronisé l'horloge du récepteur avec celle du satellite.
Tout ceci prend un peu de temps, c'est pourquoi un GPS peut mettre plusieurs minutes à s'initialiser à la mise sous tension. Il peut aussi perdre un peu la boule quelques secondes lorsqu'un satellite disparait à l'horizon, avant d'en retrouver un autre, c'est pourquoi la plupart des GPS modernes sont capables de suivre 5,6,7 satellites voire plus et de choisir ceux donnant le meilleur signal voire de les combiner pour améliorer la précision de la mesure.
Mais tant que le récepteur peut identifier 4 satellites et les décalages entre leurs signaux, il peut :
  • déterminer l'heure exacte
  • consulter la position des satellites sur leur orbite grâce à une tabelle interne,
  • calculer la position de l'observateur à la surface de la terre (latitude et longitude)
  • et éventuellement son altitude, pour un avion ça peut servir.

Génial, non ?

Références:

Note* : pour rappel, les autres merveilles du monde technologique sont le microprocesseur, le télescopeHubble, le LHC du CERN, internet, l'hélicoptère et le laser.

Publié le 27 septembre 2008 par Dr. Goulu

http://www.drgoulu.com/2008/09/27/le-gps-pour-les-nuls-satellites-et-signaux/

lundi 22 juillet 2013

Si vous pouviez voir les signaux WiFi !




Qui n’aime pas avoir une connexion WiFi gratuite ? Rapide, flexible, efficace, merveille de la technologie. Toutefois, si nous ne voyons pas ces ondes, elles sont pourtant tellement nombreuses. A quoi ressemblerait le monde si nos yeux nous permettaient de les voir ?

Les ondes et signaux électriques sont présents tout autour de nous, c’est le moins que l’on puisse dire. S’ils ne nous étaient invisibles, notre monde serait sans doute envahi d’une espèce de nuage brumeux nous permettant de rester connecté sans aucune interruption.

L’artiste Nickolay Lamm a travaillé de concert avec monsieur Browning Vogel, détenteur d’un doctorat en astrobiologie et ancien employé de la NASA pour mettre au point des visuels dévoilant le monde sous un jour nouveau.

‘Les impulsions wifi peuvent être représentées comme des sphères multicolores rayonnant à partir de leur source. Un champ ‘normal’ de connexion Wi-Fi est généralement sphérique et peut s’étendre de 65 à 100 pieds (de 20 mètres à 30 mètres, environ).’

Un signal WiF

Ce serait presque joli non ?
Au moins, on sait où capter !
Itineris n’aurait plus d’excuse pour ne pas capter

dimanche 28 août 2011

Mobilité, l’inexorable ascension

A Bordeaux, Antoine Chotard présente sa sélection annuelle de" Signaux numériques", autant de tendances repérées dans son activité régulière de veille, au sein d’AEC, sur les évolutions technologiques, économiques, sociétales du numérique.

Le web sera toujours plus nomade en 2011.


L’effet d’entraînement du numérique mobile est sans commune mesure : d’ici à 2015, 50 millions de tablettes devraient être vendues et plus de 90% des mobiles devraient être « smart ». Androïd, le système d’exploitation de Google sur mobile conservera son maillot à pois de meilleur grimpeur. Comme sur le nouveau LG Optimus, les écrans proposant du relief vont gagner les téléphones pour diversifier les usages et les contenus en 3D.


Mobilité, l’inexorable ascension - Signaux... par aec


AEC est l’agence des initiatives numériques en Aquitaine.

 plus d’infos sur www.aecom.org

Accés aux vidéos

par An@é(son site) dimanche 28 août 2011

http://www.educavox.fr/Mobilite-l-inexorable-ascension