12 Juin 2014

Système

Le système Argos est composé :

  • de balises Argos qui émettent des signaux vers les satellites
  • de satellites équipés d'instruments pour recevoir les émissions des balises
  • de stations de réception au sol des signaux collectés par les satellites
  • de deux centres de traitement mondiaux qui traitent et redistribuent les données collectées aux utilisateurs.

Balise ARGOS 95 et 5 grammes à poser sur les animaux Balise ARGOS sur un bateau Balise ARGOS pour animal marin

Le principe de fonctionnement du système Argos est le suivant :

  • Environ 22 000 balises fonctionnent de par le monde. Chaque balise, alimentée par piles ou par énergie solaire, envoit à intervalle régulier des données aux instruments Argos embarqués sur sept satellites qui défilent à 850 km d'altitude.
  • Les informations collectées par les satellites sont ensuite renvoyées à une soixantaine de stations de réception au sol.
  • Les stations de réception transmettent à leur tour les informations collectées à deux centres de traitement mondiaux.
  • Situés à Toulouse (France) et à Washington DC (Etats-Unis), ces centres analysent ces données et les livrent aux utilisateurs (communauté scientifique, gouvernements, industriels...).

Principe de fonctionnement du système ARGOS
Principe de fonctionnement du système Argos

Les balises sont des équipements intégrant un émetteur certifié Argos. Chaque balise est caractérisée par un numéro d'identification qui est propre à son électronique de transmission. Une balise émet périodiquement un message caractérisé par les paramètres suivants :

  • la fréquence d'émission (autour de 401.650 MHz), qui doit être stable, car le calcul de la localisation est basé sur la mesure de l'effet Doppler.
  • la période de répétition est l'intervalle de temps entre deux envois de message consécutifs. Elle varie de 90 à 200 secondes selon l'utilisation de la balise,
  • le numéro d'identification de la balise,
  • les données transmises.

La durée de transmission de chaque message est inférieure à une seconde.

A l'heure actuelle, sept satellites sont équipés d'instruments Argos pour recevoir les signaux émis par les balises. Les messages Argos sont reçus par le satellite puis sont simultanément :

  1. stockés sur l'enregistreur embarqué du satellite, et retransmis vers le sol chaque fois qu'il passe au-dessus de l'une des trois stations de réception principales : Wallops Island (Virginie, États-Unis), Fairbanks (Alaska, États-Unis) et Svalbard (Norvège), ou
  2. retransmis en temps réel vers le sol, et peuvent être ainsi reçus par les stations de réception en visibilité.

Equipement Argos Equipement Argos

Les satellites décrivent une orbite polaire à 850 km d'altitude : ils passent au-dessus des pôles Nord et Sud à chaque révolution. Les plans d'orbites tournent autour de l'axe des pôles à la même vitesse que la Terre autour du Soleil. Chaque satellite voit simultanément et à tout moment toutes les balises situées à l'intérieur d'un cercle d'un diamètre de 5 000 km. Avec le déplacement du satellite, la trace au sol de ce cercle forme une bande de 5 000 km de large qui s'enroule autour de la Terre en passant par les pôles Nord et Sud.

Les satellites actuellement équipés pour recevoir les signaux des balises Argos sont les suivants :

  • NOAA-15, lancé le 13 mai 1998, équipé d'un instrument Argos-2
  • NOAA-16, lancé le 21 septembre 2000, équipé d'un instrument Argos-2
  • NOAA-18, lancé le 20 mai 2005, équipé d'un instrument Argos-2
  • METOP-A, lancé le 19 octobre 2006, équipé d'un instrument Argos-3
  • NOAA-19, lancé le 6 février 2009, équipé d'un instrument Argos-3
  • METOP-B, lancé le 17 septembre 2012, équipé d'un instrument Argos-3
  • SARAL, lancé le 25 février 2013, équipé d'un instrument Argos-3

Les prochains instruments à être lancés sont le dernier Argos-3 sur Metop-C et le premier Argos-4 (d'une série de 4 minimum) sur le satellite américain Polar Free Flyer, tous deux en 2017.

Près de 60 stations reçoivent les données envoyées par les satellites en temps réel et les retransmettent vers des centres de traitement.

Stations de réception des signaux ARGOS
Stations de réception des signaux Argos

Ces stations sont divisées en deux catégories :

  • Pour le mode dit régional, un réseau de stations en bande-L couvrant une grande partie du globe terrestre et recevant en temps réel les données provenant des balises qui sont reçues par le satellite lorsque celui-ci est en visibilité de la station. Ce réseau permet d'accélérer l'acheminement des données reçues à bord vers les utilisateurs mais n'assure pas une couverture totale du globe.
  • Pour le mode dit global, les stations de réception principales (en général en bande-X) qui récupèrent la totalité des messages enregistrés par les satellites tout au long d'une orbite et confèrent donc au système sa couverture mondiale. Ces trois stations sont Wallops Island, Fairbanks aux États-Unis et Svalbard en Norvège. Ces stations reçoivent également des données en temps réel.

Deux centres de traitement redondants, l'un à Washington, D.C, aux États-Unis, et l'autre à Toulouse en France, traitent la totalité des données reçues. Les calculateurs procèdent alors au calcul des localisations et au traitement des données reçues. Les traitements réalisés dans un centre de traitement global sont les suivants :

  • le contrôle de la qualité des messages, du niveau de la réception, de la datation (time-tag), du numéro d'identification de l'émetteur, des longueurs de message capteurs et de la valeur de la fréquence reçue (pour le calcul de la localisation) ;
  • la datation des messages en temps universel (UTC) ;
  • la localisation des balises à partir des mesures de temps/fréquence effectuées par l'instrument (principe de l'effet Doppler) ;
  • le classement des messages par balise et par ordre chronologique ;
  • le traitement des données.

Tous ces résultats sont archivés et mis à la disposition des utilisateurs.