Calcul des vitesses verticale et horizontale

Notes sur le calcul des vitesses verticale et horizontale du glider
TT 24/08/05
1. Vitesses mesurées par le glider
● vitesse verticale calculée d'aprés la vitesse de variation de la pression mesurée par le capteur
de pression du véhicule : m_depth_rate
vitesse horizontale calculée en prenant en compte l'angle de plongée : m_speed =
m_depth_rate*tan(m_pitch)
Note : a priori ce sont les données de référence car ces valeurs sont ensuite utilisées dans le calcul de
la navgation à l'estime.
●
2. Vitesses recalculées d'aprés les données glider
● récupère la profondeur du véhicule : m_depth
● calcul l'intervalle de temps entre chaque mesure : dt
● calcul de la vitesse verticale : vvc = m_depth/dt
● calcul de la vitesse horizontale : vhc = vvc*tan(m_pitch)
Note : on devrait retrouver exactement les valeurs m_depth_rate et m_speed sauf peut­être au point
de changement de sens de la trajectoire. L'angle de plongée devenant très petit, la tangente devient très
petite également; une moyenne glissante de la vitesse avec facteur d'oubli est effectuée pour les angles
entre ­5 et +5 degrés.
3. Vitesses calculées d'après les positions géographiques de la navigation à l'estime
● les positions du véhicule sont données par : m_lat, m_lon, m_depth
● le passage en coordonnées cylindriques se fait en prenant comme référence le premier point
de la plongée (routine LPO geocyl .m, ellipse de référence WGS84)
● calcul de la distance parcourue entre chaque point selon le sens du trajet (descente ou
monteé) : dd1
● calcul de la vitesse le long de la trajectoire : dd1/dt
● calcul des composantes verticale et horizontale de la vitesse en prenant en compte l'angle de
plongée : vv1 = sin(m_pitch)*dd1/dt; vh1 = cos(m_pitch).*dd1/dt
Note : on devrait retrouver des vitesses verticales et horizontales différentes de celles données par le
glider car les positions sont calculées en prenant en compte le courant. Par ailleurs, pour des angles
petits, il y a probablement une correction similaire a celle fait par le glider a mettre en place (cf note
du 1)
4. Vitesses calculées d'après les positions locales de la navigation à l'estime
● les positions en coordonnées locales (i.e. dans le carré UTM de la position géographique)
sont données par : m_x_lmc, m_y_lmc
calcul de la distance parcourue entre chaque point selon le sens du trajet (descente ou
monteé) : dd2
● calcul de la vitesse le long de la trajectoire : dd/2dt
● calcul des composantes verticale et horizontale de la vitesse en prenant en compte l'angle de
plongée : vv2 = sin(m_pitch)*dd2/dt; vh2 = cos(m_pitch).*dd/dt
Note : On devrait retrouver des vitesses très proches de celles calculées à partir de la position
géographique, les différences ne pouvant provenir que des changements de repère effectués. Le glider
effectue en effet ses calculs en coordonnées locales avant de convertir en coordonnées géographiques.
Mêmes remarques que pour le point 3.
5. Vitesses calculées d'après les données CTD
● on récupère les mesures de pression du capteur CTD : m_water_pressure
● on calcule la vitesse de variation de la pression CTD : vv3
Note : ces données ne sont disponibles que pendant la phase descente mais sont probablement de
meilleure qualité
●
6. Comparaisons des vitesses verticales
Toutes ces données sont séparées en fonction du sens du profil (montée ou descente). On adopte
comme référence les données fournies par le glider. ● Visualisations pour les yos 1 et 9 des profils de vitesse verticale pour une plongée de 9 yos.
Profil yo #1 de la plongée 50
Yo #9 de la plongée 50
●
Visualisation des écarts à la référence des autres vitesses verticales calculées et visualisation
des écarts vitesses verticales déduites des positions géographiques et locales pour les mêmes
yos que ci­dessus
Differences a la reference pour yo#1
Zoom sur differences du yo #1
Differences à la référence pour yo#9
Zoom sur différence yo#9
●
Visualisation des moyennes et écart­types pour les vitesses verticales des 9 yos ainsi que
pour les ecarts a la reference
7. Conclusion
Si j'ai bien tout fait j'en deduis que le recalcul des vitesse verticales n'est pas chose aisee. Il existe un
écart important ­inférieur à ±1cm/s­ entre la valeur calculée par le glider et la valeur recalculée a priori
à partir des mêmes informations. Tout tient dans le a priori !! Je ne vois pas en effet ce qui fait la
différence.
Le calcul a partir de la trajectoire (issue des postions géographiques ou locales) donne également des
différences notables et du même ordre : écart à la référence de l'ordre de ±1cm/s. Mais on doit noter
que dans ces cas la correction de courant est intégréeée et par conséquent cet écart est peut­être normal.
On note toutefois que les calculs entre les trajectoires issues des postions géographiques ou locales
fournissent des résultats très proches ( écart inférieur à ±1mm/s) et que les différents changements de
repère (UTM ou cylindriques locales) sont à la source de cet écart.
En bref, les données glider m_depth_rate et m_speed doivent constituer la référence. Ce n'est pas trop
la peine d'aller chercher ailleurs car les calculs de trajectoire ne sont pas indépendants des vitesses
données par le glider et par conséquent ne peuvent pas trop servir de vérification ni de méthode de
correction de ces données. Les données calculées à partir de la ctd sont elles beaucoup plus stables mais malheureusement
disponibles uniquement pendant les phases descente. Je propose donc de ne publier dans le rapport de données que les données vitesses verticales et
horizontales issues du glider ainsi que celles calculées à partir de la CTD.