EP4771420A1 - Procede et dispositif de referencement d'un satellite artificiel dans un ephemeride d'etoiles pour la detection d'un leurrage gnss - Google Patents

Abstract

Ce procédé (PREF) permet de référencer au moins un satellite artificiel (SAT) dans un catalogue d'étoiles (CTG) comportant la position d'au moins une étoile projetée sur une sphère céleste (SC). Il comporte : - une étape (E10) d'obtention de coordonnées (Oqd,Â) d'un lieu d'observation dudit au moins un satellite artificiel (SAT) et de paramètres orbitaux (TLE) dudit au moins un satellite artificiel (SAT); - une étape (E50) de projection du satellite (SAT) sur ladite sphère céleste (SC) selon une direction de visée déterminée à partir desdits paramètres orbitaux (TLE) et du lieu d'observation; - une étape (E80) d'enregistrement, dans ledit catalogue (CTG), de coordonnées du satellite (SAT) projeté sur la sphère céleste (CS), les coordonnées des étoiles et dudit au moins un satellite artificiel (SAT) étant exprimées dans un même référentiel géocentrique, dit référentiel du catalogue d'étoiles.

Description

Description Titre de l'invention : Procédé et dispositif de référencement d’un satellite artificiel dans un éphéméride d’étoiles pour la détection d’un leurrage GNSS. La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection de leurrage GNSS (en anglais Global Navigation Satellite System), de tels systèmes permettant de déterminer notamment la position et la vitesse d’objets munis de récepteurs GNSS en utilisant des signaux émis par des satellites en orbite autour de la Terre. L’invention peut en particulier être utilisée pour détecter un leurrage (en anglais « spoofing »), à savoir une attaque visant à tromper un tel système de positionnement en envoyant des signaux falsifiés à un récepteur. Il existe aujourd’hui des systèmes de détection de leurrage qui exploitent un éphéméride d’étoiles pour détecter la présence de signaux GNSS falsifiés, par exemple en comparant les signaux GNSS reçus avec les positions attendus de ces étoiles, telles que calculées à partir des éphémérides d'étoiles. Un équipement de leurrage peut par exemple être détecté si les signaux reçus ne correspondent pas aux positions attendues. Malheureusement, les viseurs stellaires ou autres dispositifs d’observation utilisés pour observer les étoiles présentent des performances optroniques, généralement limitées par la technologie du détecteur utilisé (CMOS), qui ne permettent d’observer que les étoiles les plus brillantes, par exemple de magnitude inférieure à 4. Par conséquent, les systèmes de détection actuels ne peuvent exploiter qu’un nombre limité d’étoiles ce qui impacte négativement la disponibilité et la précision de leurs mesures. L’invention vise une méthode pour améliorer la détection de leurrage, ou plus généralement pour améliorer la détection d’un disfonctionnement d’un système de positionnement global. Objet et résumé de l’invention La figure 1 présente des référentiels géocentriques ou topocentriques connus de l’homme du métier de l’observation des étoiles ou des satellites et qui seront utilisés dans certains modes de réalisation de l’invention. L’International Terrestrial Reference Frame [ITRF] est un repère lié à Terre, identique au repère [WGS84] à quelques centimètres près. Le repère [WGS84] est créé à partir de coordonnées d’un large nombre de stations de mesure, de manière similaire au repère [ICRF] mais dans un référentiel ^{lié à la Terre. Ce repère de référence Terrestre sert à la définition de la longitude et de la latitude} géographique, utilisés dans le GPS. Son origine est placée au centre de masse de la Terre. Son axe xITRF est orienté suivant le méridien de référence de l’International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), méridien quasi équivalent au méridien de Greenwich à 5.3 arcsecondes près. Son axe zITRF est colinéaire à l’axe de révolution de l’ellipsoïde. L’axe yITRF est défini de manière à définir un repère orthonormé direct. Le référentiel Terrestrial Intermediate Reference System (TIRS) ou Pseudo-Earth Fixed (PEF) est défini à la date t par l’équateur du Celestial Intermediate Pole (CIP), i.e. le pôle céleste vrai, et une origine pour la longitude appelée le Terrestrial Intermediate Origin (TIO) et notée ϖ. Il s’agit d’un repère tournant avec la Terre. Le référentiel PEF est un référentiel géocentrique dont l’axe zPEF suit les mouvements des pôles sur la croûte terrestre. Ce référentiel s’obtient par rotation du référentiel ITRF autour des axes xITRF et yITRF pour que l’axe zPEF suive le mouvement des pôles. Son plan principal PPEF est défini comme l’équateur vrai à une date t et son axe xPEF définit l’origine terrestre intermédiaire TIO. Le référentiel TEME (en anglais True Equator Mean Equinox): un référentiel céleste moyen géocentrique utilisé pour suivre les trajectoires de satellites autour de la Terre. Son plan principal PTEME est l’équateur vrai à la date t et son axe xTEME se dirige vers le point vernal moyen (point vernal qui ne prend pas en compte la nutation). Son axe zTEME est aligné sur l’axe de rotation moyen de la Terre, en direction du pôle Nord. Le référentiel topocentrique SEZ (Sud-Est-Zénith) : référentiel lié au lieu d’observation dont les axes se dirigent vers le Sud, l’Est et le Zénith. Son origine OSEZ correspond à la position de l’observateur. Son axe zSEZ est aligné avec la verticale locale au sens du modèle WGS84, elle pointe vers le zénith de l’observateur. L’axe eSEZ est aligné vers l’est, et pointe dans la direction de l’horizon à l’est de l’observateur. L’axe sSEZ est aligné vers le sud et pointe dans la direction de l’horizon au sud de l’observateur. Son plan principal PSEZ est tangent à l’ellipsoïde de référence. Le référentiel J2000.0 : référentiel géocentrique Equateur Moyen/ Equinoxe Moyen au 1er janvier 2000 à 12h00. Des catalogues d’étoile sont exprimés dans ce référentiel. Son axe xJ2000 est défini comme le vecteur allant du centre de la Terre au point vernal moyen à J2000.0 (date spécifique correspondant au 1^er Janvier 2000 à 12h). Son axe zJ2000 est e pôle Céleste moyen à J2000.0. Il est aligné avec l'axe de rotation de la Terre en à J2000.0 et pointe approximativement vers l'étoile polaire nord. Le référentiel ICRF (en anglais L’International Celestial Reference Frame), une réalisation de l’ICRS, est construit à partir d’observations de quasars lointains par VLBI (Very Long Baseline Interferometry). Son origine est le barycentre du système solaire, et ses axes sont fixes par rapport à ces objets lointains que sont les quasars, objets que l’on suppose sans mouvement angulaire perceptible depuis la Terre. Les axes de ce repère sont « non tournants », bien que son centre bouge dans le temps : il s’agit d’un référentiel pseudo inertiel. L^{a direction des axes des référentiels ICRF et J2000.0 sont quasiment identiques à 0.02} arcsecondes près. La matrice de transformation pour passer de l’un à l’autre est appelée matrice de biais et vaut : où ^^_^ = −14.6 mas (offset sur e du repère ICRS par rapport à l’équinoxe J2000.0), ^_^ = −16.6170 mas, et ^_^ = −6.8192 mas , où 1 mas égale environ 4,8481368110954×10^-9 radians). L^{e référentiel GCRS (Geocentric Celestial Reference System) est aujourd’hui le système de} référence céleste géocentrique standard. Il correspond à une translation du référentiel héliocentrique de référence ICRS construit à partir de l’observation de quasars lointains. Les axes xGCRS, yGCRS et zGCRS sont fixes par rapport à ces objets lointains. L'axe xGCRS est défini comme la direction depuis le centre de la Terre vers l'intersection de l'équateur céleste et du plan méridien du GCRS. L'axe yGCRS est défini comme étant perpendiculaire à l'axe xGCRS dans le plan méridien du GCRS, pointant vers le point vernal. L'axe zGCRS est défini comme étant perpendiculaire au plan méridien du GCRS, pointant vers le pôle nord céleste. Les axes des repères ICRF et GCRF sont les mêmes. Seul le centre change : GCRF est centré sur la Terre, ICRF est centré sur le barycentre du système solaire. Il n’y a pas de rotation entre les deux repères. Les axes du référentiel GCRS sont proches de ceux du référentiel J2000.0 à 0.02 arcsecondes. L’homme du métier peut notamment se reporter au document « Relativistic celestial mechanics of the solar system , Kopeikin, Efroimsky, & Kaplan, 2011, p. 773 » ou au document « Fundamentals of astrodynamics and applications, 4th edition, David. A. Vallado, 2013. ». Des catalogues d’étoiles expriment les coordonnées des étoiles dans les référentiels J2000.0 ou ICRF notamment. Selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de référencement d’au moins un satellite artificiel dans un catalogue d’étoiles, ce catalogue comportant la position d’au moins une étoile projetée sur une sphère céleste. Ce procédé comporte : - une étape d’obtention de coordonnées d’un lieu d’observation dudit au moins un satellite artificiel et de paramètres orbitaux dudit au moins un satellite artificiel; - une étape de projection du satellite sur ladite sphère céleste selon une direction de visée déterminée à partir desdits paramètres orbitaux et du lieu d’observation ; - une étape d’enregistrement, dans ledit catalogue, de coordonnées du satellite projeté sur la sphère céleste, les coordonnées des étoiles et dudit au moins un satellite artificiel étant exprimées dans un même référentiel géocentrique, dit référentiel du catalogue d’étoiles. Corrélativement, l’invention concerne un dispositif de référencement d’au moins un satellite artificiel dans un catalogue d’étoiles comportant la position d’au moins une étoile projetée sur une sphère céleste, ce dispositif comportant : - un module d’obtention de coordonnées d’un lieu d’observation dudit au moins un satellite artificiel et de paramètres orbitaux dudit au moins un satellite artificiel ; - un module de projection du satellite sur ladite sphère céleste selon une direction de visée déterminée à partir desdits paramètres orbitaux et du lieu d’observation ; - un module d’enregistrement, dans ledit catalogue, de coordonnées du satellite projeté sur la sphère céleste, les coordonnées des étoiles et dudit au moins un satellite artificiel étant exprimées dans un même référentiel, dit référentiel du catalogue d’étoiles. De façon connue, la sphère céleste est une notion d’astronomie qui permet de représenter les astres lointains de la Terre, dont les étoiles, sur une sphère de rayon arbitraire très grand indépendamment de leur distance réelle. Par exemple, mais de façon non limitative, un rayon d’une année lumière peut être utilisé pour la sphère céleste. Ainsi, et d’une façon générale, l’invention propose d’exploiter les coordonnées orbitales des satellites artificiels pour compléter un catalogue d’étoile ou éphéméride. Dans l’art antérieur à l’invention, les éphémérides d’étoiles ne comportent que les étoiles de faible magnitude, observables par performances optroniques des détecteurs CMOS des viseurs stellaires. L’invention permet avantageusement de compléter ces catalogues par la position de satellites artificiels de sorte que ces satellites peuvent, en plus des étoiles, être utilisés pour détecter un leurrage, tout en continuant à utiliser les procédés de détection de leurrage qui s’appuyent sur ces catalogues. Dans un mode particulier de réalisation, le référentiel géocentrique du catalogue d’étoiles est le référentiel J2000.0, ICRS ou GCRS. Par exemple, pour les éphémérides utilisant le référentiel J2000.0, les coordonnées équatoriales ^{^}^, ^^{^} des étoiles sont données à une date spécifique appelée J2000.0 : le 1er Janvier 2000 à 12h, Temps Terrestre. Notons que le Temps Terrestre diffère du temps universel coordonnée (UTC pour « coordinated universal time ») utilisé dans la vie de tous les jours par un certain nombre de secondes entières appelées secondes intercalaires, évoluant chaque année. Le nombre d’étoiles renseigné varie suivant le type de catalogue ; il peut atteindre plusieurs millions. Le passage des coordonnées équatoriales d’une étoile à la date J2000.0 à une autre date et heure d’observation se ^{fait par des corrections physiques du mouvement de la Terre (précession, nutation) et des étoiles} elles-mêmes (mouvement propre) qui sont détaillées notamment dans l’article de Meeus, J. (1998) intitulé « Astronomical Algorithms » aux éditions « Willmann-Bell ». Ces corrections physiques ne sont pas détaillées ici. En revanche, la position des satellites artificiels est connue dans le référentiel géocentrique terrien et est définie par les paramètres orbitaux à deux lignes (en anglais Two-Line Elements, TLE) qui correspondent à une représentation standardisée des paramètres orbitaux des objets en orbite terrestre et qui sont largement diffusés par le NORAD (Commandement de la défense aérospatiale de l'Amérique du Nord) et la NASA. Dans un mode particulier de réalisation, le procédé de référencement comporte : - une étape de détermination de coordonnées du satellite artificiel dans le référentiel TEME à partir des paramètres orbitaux et d’une date de ladite observation ; - une étape de détermination de coordonnées dudit satellite artificiel dans le référentiel ITRF à partir des coordonnées du satellite artificiel dans le référentiel TEME, et de la position des pôles de la Terre ; - une étape de détermination, à partir des coordonnées du satellite artificiel dans le référentiel ITRF, de coordonnées du satellite artificiel dans un référentiel topocentrique centré sur ledit lieu d’observation; - une étape de projection du satellite artificiel sur un point de projection de la sphère céleste selon une direction de visée définie à partir desdites coordonnées du satellite artificiel dans le référentiel topocentrique ; - une étape de détermination de coordonnées dudit point de projection dans le référentiel géocentrique ITRF ; et - une étape de détermination de coordonnées du satellite artificiel dans le référentiel géocentrique du catalogue à partir desdites coordonnées dudit point de projection dans le référentiel ITRF. L’invention vise également un catalogue d’étoiles comportant : - pour au moins un objet constitué par une étoile ; et - pour au moins un objet constitué un par satellite artificiel ; la position de ces objets projetés sur une sphère céleste, les coordonnées des positions de ces objets étant exprimées dans un même référentiel géocentrique. Ce catalogue d’étoile peut être utilisé dans un procédé de détection de leurrage. Il permet avantageusement d’améliorer la performance de tels procédés en ce qu’il permet d’exploiter un nombre beaucoup plus important d’amers, c’est-à-dire non seulement des étoiles mais aussi des satellites artificiels, dans un système de coordonnées compatible des éphémérides. Par conséquent, et selon un autre aspect, l’invention vise un procédé de détection de leurrage, ce procédé comportant : - au moins une étape de visée d’un objet enregistré dans un catalogue tel que mentionné ci- dessus, ledit objet étant visé en utilisant les coordonnées de la position dudit objet telle qu’enregistrée dans ledit catalogue; et - si l’objet visé n’est pas observé à ladite position, une étape de déclenchement d’une alerte de leurrage. Cet objet visé peut être une étoile ou un satellite artificiel référencé par un procédé de référencement tel que présenté ci-dessus. Corrélativement, l’invention vise un dispositif de détection de leurrage comportant : - un module de visée et d’observation d’un objet enregistré dans un catalogue tel que mentionné ^{ci-dessus, ledit objet étant visé en utilisant les coordonnées de la position dudit objet telle} qu’enregistrée dans ledit catalogue; et - un module de déclenchement d’une alerte si l’objet (visé n’est pas observé à ladite position. Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du procédé de référencement ou du procédé de détection de leurrage sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs ou sont implémentées par une puce en silicium qui comprend des transistors adaptés pour constituer des portes logiques d'une logique câblée non programmable. En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un ordinateur contrôleur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé de référencement et/ou d’un procédé de détection de leurrage tel que décrit ci-dessus. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable. L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus. Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, une mémoire non volatile de type flash ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un disque dur. D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question. Brève description des dessins : D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : [Fig. 1] La figure 1 déjà décrite présente des référentiels utilisés dans certains modes de réalisation de l’invention. [Fig. 2] La figure 2 illustre la projection d’un satellite artificiel sur une sphère céleste vu de deux points d’observation; [Fig. 3] La figure 3 illustre sous forme d’ordinogramme, les principales étapes d’un procédé de référencement et d’un procédé de détection de leurrage conformes à des modes de réalisation de l’invention; [Fig. 4] La figure 4 représente l’architecture fonctionnelle d’un dispositif de référencement ^{conforme à un mode particulier de réalisation de l’invention ;} [Fig. 5] La figure 5 représente l’architecture fonctionnelle d’un dispositif de détection de leurrage conforme à un mode particulier de réalisation de l’invention ; [Fig. 6] La figure 6 représente l’architecture matérielle d’un dispositif de référencement conforme à un mode particulier de réalisation de l’invention ; [Fig. 7] La figure 7 représente l’architecture matérielle d’un dispositif de détection de leurrage conforme à un mode particulier de réalisation de l’invention. Description détaillée de modes de réalisation Dans la suite de la description, on appellera « coordonnées équatoriales de l’objet projeté », les coordonnées qui correspondent aux coordonnées équatoriales géocentriques de l’objet visé si on le projetait sur la sphère céleste depuis le lieu d’observation. Ces coordonnées sont similaires aux coordonnées équatoriales géocentriques standards pour les étoiles qui se trouvent loin de la Terre. La Figure 2 illustre, dans le référentiel ITRF, la projection d’un satellite artificiel SAT sur une sphère céleste SC vu de deux points d’observation LO1, LO2 de la surface de la Terre T. Sur cette figure 2, on a référencé CT le centre de la Terre T et CE1, CE2, les coordonnées équatoriales du satellite SAT projeté sur la sphère céleste CS depuis les deux lieux d’observation LO1, LO2. Il apparaît clairement que ces coordonnées équatoriales CEi sont extrêmement différentes selon le point d’observation LOi. La figure 3 représente les principales étapes d’un procédé de référencement d’au moins un satellite conforme à un mode particulier de réalisation de l’invention. On décrira ici le référencement d’un satellite mais il peut être utilisé de la même façon pour référencer plusieurs satellites. Dans le mode de réalisation décrit ici, ce procédé met en œuvre une boucle comportant des étapes E10 à E70 pour calculer les coordonnées équatoriales du satellite projeté sur la sphère céleste depuis un point d’observation dans le même référentiel que les catalogues d’étoiles et mettre à jour le catalogue CTG (étape E80) avec ces coordonnées. On note que ces coordonnées ne correspondent pas aux coordonnées équatoriales réelles du satellite dans le référentiel du catalogue (J2000.0 par exemple). Si ces coordonnées peuvent être confondues pour des étoiles lointaines, pour les satellites artificiels, les coordonnées équatoriales de l’objet projeté dépendent directement du lieu d’observation. Cette boucle est par exemple mise en œuvre à chaque seconde d’observation de sorte à maintenir le référencement du satellite à jour en temps réel. Un satellite peut ainsi être traité comme une étoile à mouvement propre nul pour faire de la navigation stellaire. On rappelle que le mouvement propre des étoiles correspond à leur mouvement apparent sur la sphère céleste vue de la Terre. Les coordonnées des étoiles évoluent au fil du temps par ce mouvement propre donné dans les ^{catalogues d’étoiles.} Par la suite, on désignera respectivement ^_^,^_^et ^_" les rotations d’axe x, y et z. Au cours d’une étape E10, on obtient : - les coordonnées du lieu d’observation du satellite artificiel SAT. Ces coordonnées comportent par exemple la latitude géodésique Φ_$%de ce lieu, sa longitude & et son altitude ; - la date courante d’observation '_()*au format du temps universel coordonné (UTC) ; ^{- les paramètres orbitaux à deux lignes +,- du satellite artificiel tels que mis à jour quotidiennement} par le NORAD ; la position des pôles ./ et 0/ sur la croute terrestre à cet instant, telles que déterminées par l'IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service). Au cours d’une étape E20, on détermine les coordonnées du satellite artificiel SAT dans le référentiel TEME, à partir des paramètres orbitaux TLE et de la date d’observation au temps universel coordonné. On utilise par exemple pour cela l’algorithme SGP4 fourni par David Vallado, et disponible à l’adresse http://celestrak.org/software/vallado-sw.php. L’homme du métier peut également se reporter à l’algorithme (code C) détaillé dans la référence Vallado, David A.; Paul Crawford; Richard Hujsak; T. S. Kelso (August 2006). « Revisiting Spacetrack Report #3 ». Astrodynamics Specialist Conference ou au document “Felix R. Hoots, Ronald L. Roehrich, SPACETRACK REPORT NO. 3 Models for Propagation of NORAD Element Sets. December 1980” qui présente l’algorithme SGP4 d’un point de vue théorique. On notera t l’instant d’observation. Cet instant peut être exprimé dans différentes échelles de temps, indiquées en indice, selon la définition du temps considéré dans les différents changements de repères : en échelle de temps UTC noté '_()*, en échelle de temps terrestre noté '₁₁. En notant '_()* le temps universel coordonné temps civil et +,- les paramètres orbitaux du satellite artificiel au temps '_()* on obtient les coordonnées 2₎₃₄₃^'^ du satellite dans le référentiel TEME : 2₎₃₄₃^'^ = 5674^+,-, '_()*^ (1) Au cours d’une étape E30, à partir des coordonnées du satellite artificiel dans le référentiel TEME, et de la position des pôles ./ et 0/, on calcule les coordonnées du satellite dans le référentiel ITRF. On effectue d’abord une rotation d’angle θ_94:) selon l’axe zTEME d’angle GMST (en anglais Greenwich Mean Sidereal Time) calculé à l’instant d’observation, pour ramener l’axe xTEME vers xPEF. On rappelle que l’angle GMST (temps sidéral moyen) correspond à l’angle entre le point vernal moyen et le méridien de Greenwich. Dans ce mode de réalisation, on utilise l’équation fournie par l’ouvrage “Fundamentals of Astrodynamics and Application” de David A Vallado (1997), page 188 : θ_94:) = ^67310.54841 + ^8766000 ∗ 3600 + 8640184.812866^ ∗ +_()^ + 0.093104 ∗ +₍ ^{^} _)^ − Avec : - θ_94:) DE 2F^; - +_()^ la date en siècles juliens depuis le 1er janvier 2000, exprimée en fonction de la date julienne UT1 HI_()^: H^{I ^ − 24515450} Les coordonnées 2_J3K ^{^}'^{^} du satellite dans le référentiel PEF s’obtiennent par une rotation R3 selon l’axe zTEME d’angle L_94:) 2_J3K^'^ = ^_"^L_94:)^2₎₃₄₃^'^ (3) Les coordonnées 2_M)NK ^{^}'^{^} du satellite sont obtenues par une rotation du référentiel RPEF selon les axes yPEF et xPEF d’angles −._O et −0_O pour mener l’axe zPEF perpendiculaire à l’équateur vrai vers l’axe moyen de rotation de la Terre considéré en ITRF. Au cours d’une étape E40, on définit les coordonnées du satellite dans un référentiel topocentrique par rapport au lieu d’observation (par exemple LO1). Comme expliqué en référence à la Figure 2, les angles de visée impactent les coordonnées équatoriales du satellite projeté. Dans un mode de réalisation, on se place dans le référentiel topocentrique SEZ. En variante, on se place dans un autre référentiel topocentrique, par exemple dans le référentiel Nord-Ouest-Zénith. On calcule d’abord le vecteur ITRF défini par le centre de le Terre et le lieu d’observation 2_PQ1R en fonction de la latitude, la longitude et de l’altitude de ce lieu. On calcule ensuite le vecteur 2_M)NK1SOS allant du lieu d’observation au satellite artificiel : 2_M)NK1SOS = 2_M)NK − 2_PQ1R (5) On applique ensuite une rotation à ce vecteur autour de l’axe zITRF d’un angle &, la longitude du lieu d’observation pour aligner l’axe xITRF sur l’axe sud. On effectue ensuite une rotation selon l’axe yITRF d’un angle 90 − Φ_$% avec Φ_$% la latitude géodésique du lieu d’observation pour aligner l’axe zITRF sur l’axe de zénith. où 2_:3T^'^ correspond au vecteur reliant le lieu d’observation au satellite exprimé dans le repère topocentrique Sud-Est-Zénith. Au cours d’une étape E50, on projette le satellite artificiel SAT sur la sphère céleste SC dans la direction de visée. On multiplie arbitrairementle vecteur SEZ topocentrique par 1 année lumière pour obtenir les coordonnées dans le référentiel SEZ du satellite projeté. Sur la figure 2, la direction de visée est la droite (L01, SAT). Au cours d’une étape E60, on effectue ensuite le changement de référentiel inverse à celui effectué à l’étape E40 pour déterminer les coordonnées du point visé par le vecteur SEZ prolongé dans le référentiel géocentrique ITRF. Les coordonnées ainsi déterminées sont les coordonnées ITRF géocentriques du satellite projeté sur la sphère céleste SC depuis le lieu d’observation. Ces coordonnées permettent de l’assimiler à une étoile dans le contexte de navigation stellaire au lieu d’observation. L’ajout de 2_PQ1R dans l’équation n’a en fait pas d’importance. Après prolongation du vecteur SEZ, les vecteurs géocentriques et topocentriques du satellite projeté deviennent assimilables. Par conséquent, de manière équivalente : Au cours d’une étape E70, on obtient les coordonnées du satellite projeté sur la sphère céleste SC dans un système de coordonnées utilisé par les catalogues d’étoiles. Par exemple, on détermine les coordonnées du satellite dans le référentiel GCRS. On note que ce référentiel GCRS est proche de du référentiel J2000.0 à 0.02 arcsecondes. Dans le contexte de suivi de satellites où cette précision de position n’est pas atteinte, on peut confondre ces deux référentiels. Dans le mode de réalisation décrit ici, cette conversion est effectuée en utilisant l’algorithme Ter2Cel de la bibliothèque Novas (Naval Observatory Vector Astrometry Software ), Kaplan et al. (2012), disponible à l’adresse https://ascl.net/1202.003. D’autres méthodes décrites dans les références Kaplan (2011) ou Meeus (1998) mentionnées ci-dessus peuvent être utilisées. Cet algorithme permet de passer du référentiel ITRF au référentiel GCRS en fonction de la position des pôles célestes ./ et 0/ par rapport aux pôles terrestres, de la précession, de la nutation (paramètres ^`, ^a fournis par l’IERS), du temps universel coordonné '_()* et du temps terrestre '₁₁ fournis par l’IERS. Deux méthodes équivalentes sont possibles pour réaliser ce changement de référentiel par Ter2Cel : Equinox-based transformation et CIO-based transformation. On peut appliquer un changement de référentiel différent en fonction du référentiel final souhaité. Dans le mode de réalisation décrit ici, les coordonnées du satellite artificiel SAT sont mémorisées dans le catalogue d’étoiles CTG au cours d’une étape E80. Ce satellite SAT peut ainsi être traité comme une étoile à mouvement propre nul pour faire de la navigation stellaire. Le catalogue CTG peut être utilisé par un procédé PDL de détection de leurrage conforme à l’invention. Conformément à l’invention, ce catalogue comporte à la fois des positions d’étoiles (objets célestes naturels) et des positions de satellites artificiels SAT projetées sur la sphère céleste CS. Les coordonnées de ces différents objets OBJi sont exprimées dans un même référentiel. Au cours d’une étape E90, un instrument d’observation (viseur stellaire, téléscope, …) obtient les coordonnées d’un objet (étoile ou satellite artificiel) enregistré dans le catalogue et vise cet objet selon les coordonnées de cet objet enregistrées dans le catalogue CTG pour l’observer. Lorsque l’objet visé est détecté à la position prévue, le résultat d’un test E100 est positif, et un autre objet du catalogue est visé au cours d’une nouvelle itération de l’étape E90. Au contraire, si l’objet visé n’est pas à la position prévue, le résultat du test E100 est négatif une alerte de leurrage est déclenchée au cours d’une étape E110, car des signaux de brouillage peuvent être à l’origine de la perturbation des mesures de l’instrument. La figure 4 représente l’architecture fonctionnelle d’un dispositif de référencement DREF conforme à l’invention. Il permet de référencer des satellites artificiels dans un catalogue d’étoiles (ou éphéméride) qui comportent la position d’au moins une étoile projetée sur une sphère céleste. Ce dispositif DREF comporte un module d’entrée M10 configuré pour obtenir les paramètres nécessaires à la mise en œuvre de l’invention, et notamment les coordonnées ^Φ_$% , &^ d’un lieu d’observation d’un satellite artificiel, ses paramètres orbitaux TLE, et la date d’observation. Le dispositif DREF comporte également un module M50 configuré pour déterminer les coordonnées du satellite artificiel dans les différents référentiels, en utilisant par exemple les équations (1) à (9) décrites précédemment. Ce module M50 est en particulier configuré pour calculer la projection d’un satellite artificiel sur la sphère céleste selon une direction de visée déterminée à partir de ses paramètres orbitaux TLE et du lieu d’observation. Le dispositif DRE comporte en outre un module M80 pour enregistrer dans un catalogue d’étoiles, les coordonnées du satellite projeté sur la sphère céleste, les coordonnées des étoiles et dudit au moins un satellite artificiel étant exprimées dans un même référentiel géocentrique. La figure 5 représente l’architecture fonctionnelle d’un dispositif de détection de leurrage DDL conforme à l’invention. Le dispositif DDL comporte un module M90 de visée et d’observation d’un objet enregistré dans un catalogue d’étoiles comportant des objets constitués par des étoiles et par des satellites artificiels. Le dispositif DDL comporte un module M110 pour déclencher une alerte si l’objet visé n’est pas observé à la position enregistrée dans le catalogue d’étoiles. La figure 6 représente l’architecture matérielle d’un dispositif de référencement DREF conforme à l’invention. Dans le mode de réalisation décrit ici, le dispositif de référencement DREF a l’architecture matérielle d’un ordinateur Il comporte un processeur 10, une mémoire morte de type ROM 11, une mémoire vive 12, une mémoire non volatile réinscriptible 13 et des moyens de communication 14. La mémoire morte de type ROM 11 constitue un support d’enregistrement au sens de l’invention. Elle comporte un programme d’ordinateur PGREF comportant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé de référencement conforme à l’invention lorsque ce programme est exécuté par le processeur 10. La figure 7 représente l’architecture matérielle d’un dispositif de détection de leurrage DDL conforme à l’invention. Dans le mode de réalisation décrit ici, le dispositif de détection de leurrage DDL a l’architecture matérielle d’un ordinateur Il comporte un processeur 20, une mémoire morte de type ROM 21, une mémoire vive 22, une mémoire non volatile réinscriptible 23 et des moyens de communication 24. La mémoire morte de type ROM 21 constitue un support d’enregistrement au sens de l’invention. Elle comporte un programme d’ordinateur PGDL comportant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé de détection de leurrage conforme à l’invention lorsque ce programme est exécuté par le processeur 20.

Claims

REVENDICATIONS [Revendication 1] Procédé (PREF) de référencement d’au moins un satellite artificiel (SAT) dans un catalogue d’étoiles (CTG) comportant la position d’au moins une étoile projetée sur une sphère céleste (SC), ce procédé comportant : - une étape (E10) d’obtention de coordonnées ^Φ_$% , &^ d’un lieu d’observation dudit au moins un satellite artificiel (SAT) et de paramètres orbitaux (TLE) dudit au moins un satellite artificiel (SAT) ; - une étape (E50) de projection du satellite (SAT) sur ladite sphère céleste (SC) selon une direction de visée déterminée à partir desdits paramètres orbitaux (TLE) et du lieu d’observation ; - une étape (E80) d’enregistrement, dans ledit catalogue (CTG), de coordonnées du satellite (SAT) projeté sur la sphère céleste (CS), les coordonnées des étoiles et dudit au moins un satellite artificiel (SAT) étant exprimées dans un même référentiel géocentrique, dit référentiel du catalogue d’étoiles. [Revendication 2] Procédé (PREF) de référencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit référentiel géocentrique du catalogue d’étoiles est le référentiel J2000.0, ICRS ou GCRS. [Revendication 3] Procédé (PREF) de référencement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte : - une étape (E20) de détermination de coordonnées ^2₎₃₄₃^ dudit satellite artificiel (SAT) dans le référentiel TEME à partir desdites paramètres orbitaux (TLE) et d’une date ^'_()*^ de ladite observation ; - une étape (E30) de détermination de coordonnées (2_M)NK^ dudit satellite artificiel (SAT) dans le référentiel ITRF à partir des coordonnées ^2₎₃₄₃^ du satellite artificiel dans le référentiel TEME, et de la position (./, 0/) des pôles de la Terre ; - une étape (E40) de détermination, à partir des coordonnées (2_M)NK^ dudit satellite artificiel (SAT) dans le référentiel ITRF, de coordonnées (2_:3T^ du satellite artificiel (SAT) dans un référentiel topocentrique centré sur ledit lieu d’observation; - une étape (E50) de projection du satellite artificiel (SAT) sur un point de projection de la sphère céleste (SC) selon une direction de visée définie à partir desdites coordonnées (2_:3T^ du satellite artificiel (SAT) dans le référentiel topocentrique ; - une étape (E60) de détermination de coordonnées ^2_M)NKXYWZ ^ dudit point de projection dans le référentiel géocentrique ITRF ; et ^{- une étape (E70) de détermination de coordonnées 2} _^9*N:XYWZ ^{^ du satellite artificiel (SAT) dans le} référentiel géocentrique du catalogue (CTG) à partir desdites coordonnées ^2_M)NKXYWZ^ dudit point de projection dans le référentiel ITRF. [Revendication 4] Catalogue d’étoiles (CTG) comportant : - pour au moins un objet (OBJi) constitué par une étoile ; et - pour au moins un objet (OBJi) constitué un par satellite artificiel (SAT) ; la position desdits objets (OBJi) projetés sur une sphère céleste (SC), les coordonnées des positions desdits objets (OBJi) étant exprimées dans un même référentiel géocentrique. [Revendication 5] Procédé (PDL) de détection de leurrage comportant : - au moins une étape (E90) de visée d’un objet (OBJi) enregistré dans un catalogue selon la revendication 4, ledit objet (OBJi) étant visé en utilisant les coordonnées de la position dudit objet (OBJi) telle qu’enregistrée dans ledit catalogue (CTG) ; et - si l’objet (OBJi) visé n’est pas observé à ladite position, une étape (E100) de déclenchement d’une alerte de leurrage. [Revendication 6] Dispositif (DREF) de référencement d’au moins un satellite artificiel (SAT) dans un catalogue d’étoiles (CTG) comportant la position d’au moins une étoile projetée sur une sphère céleste (SC), ce dispositif comportant : - un module (M10) d’obtention de coordonnées ^Φ_$% , &^ d’un lieu d’observation dudit au moins un satellite artificiel (SAT) et de paramètres orbitaux (TLE) dudit au moins un satellite artificiel (SAT) ; - un module (M50) de projection du satellite (SAT) sur ladite sphère céleste (SC) selon une direction de visée déterminée à partir desdits paramètres orbitaux (TLE) et du lieu d’observation ; - un module (M80) d’enregistrement, dans ledit catalogue (CTG), de coordonnées du satellite (SAT) projeté sur la sphère céleste (CS), les coordonnées des étoiles et dudit au moins un satellite artificiel (SAT) étant exprimées dans un même référentiel géocentrique, dit référentiel du catalogue d’étoiles. [Revendication 7] Dispositif (DDL) de détection de leurrage comportant : - un module (M90) de visée et d’observation d’un objet (OBJi) enregistré dans un catalogue selon la revendication 4, ledit objet (OBJi) étant visé en utilisant les coordonnées de la position dudit objet (OBJi) telle qu’enregistrée dans ledit catalogue (CTG) ; et - un module (M110) de déclenchement d’une alerte si l’objet (OBJi) visé n’est pas observé à ladite position. [Revendication 8] Programme d’ordinateur (PGREF, PGDL) comportant des instructions pour l’exécution des étapes du procédé de référencement selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 et/ou des instructions pour l’exécution des étapes du procédé de détection de leurrage selon la revendication 5 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur. [Revendication 9] Support d’enregistrement (11, 21) lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur (PGREF, PGDL) selon la revendication 8.