WO2023057729A1 - Procédé et dispositif pour détecter un leurrage de signaux satellite - Google Patents

Procédé et dispositif pour détecter un leurrage de signaux satellite Download PDF

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WO2023057729A1
WO2023057729A1 PCT/FR2022/051898 FR2022051898W WO2023057729A1 WO 2023057729 A1 WO2023057729 A1 WO 2023057729A1 FR 2022051898 W FR2022051898 W FR 2022051898W WO 2023057729 A1 WO2023057729 A1 WO 2023057729A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna system
satellite
attenuation
angular sector
spatial filtering
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/051898
Other languages
English (en)
Inventor
Loïc Davain
Fabrice Delhaye
Alain Michel Chiodini
Original Assignee
Safran Electronics & Défense
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electronics & Défense filed Critical Safran Electronics & Défense
Publication of WO2023057729A1 publication Critical patent/WO2023057729A1/fr

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/21—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
    • G01S19/215—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service issues related to spoofing

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for detecting spoofing of satellite signals.
  • GNSS signals radio signals
  • Spoofing is a transmission by a transmitter of false GNSS signals for malicious purposes, for example to distort the position measurement.
  • An object of the invention is to detect a satellite decoy in a simple and effective manner.
  • a method comprising steps of:
  • a radio signal is received by the antenna system while the angular sector includes a direction pointing towards a satellite belonging to a constellation of positioning satellites, that the received radio signal does not undergo the attenuation caused by spatial filtering, and that the radio signal received is presented as a positioning signal emanating from the satellite,
  • the method according to the first aspect is based on the idea that a radio signal which is presented as a positioning signal emanating from a satellite can only come from two types of alternative sources: the satellite belonging to the constellation of satellites (to which case this radio signal is an authentic signal), or a transmitter which tries to deceive the antenna system by pretending to be the satellite (in which case the signal is a falsified signal).
  • the angular sector includes a direction pointing towards the satellite of the constellation, a radio signal emitted by this satellite and propagating towards the antenna system in this direction necessarily undergoes the attenuation caused by the spatial filtering .
  • the method according to the first aspect may also comprise the following optional characteristics, taken alone or combined with each other when possible.
  • the detection is repeated for several satellites forming part of the constellation.
  • the processing comprises steps of
  • the processing comprises steps of
  • the antenna system is in a mobile carrier, and the processing comprises a step of:
  • the spatial filtering is adapted so that the attenuation does not interrupt the tracking, by a GNSS receiver coupled to the antenna system, of a satellite of the constellation.
  • the method according to the first aspect comprises steps of:
  • the method includes steps of:
  • the method comprises a step of determining the direction pointing towards the satellite from an attitude of a carrier comprising the antenna system, the attitude being determined on the basis of data provided by an inertial unit.
  • the antenna system comprises at least three planar antennas.
  • a device comprising:
  • an antenna system configured to apply spatial filtering causing power attenuation of radio signals received by the antenna system in an angular sector
  • a detection module configured for:
  • a radio signal is received by the antenna system while the angular sector includes a direction pointing to a satellite that is part of a constellation of positioning satellites, that the received radio signal does not undergo the attenuation caused by spatial filtering, that the radio signal received is presented as a positioning signal emanating from the satellite, and
  • This device can be included in a mobile carrier, such as an aircraft.
  • Figure 1 shows a constellation of satellites, a jammer and a mobile carrier.
  • FIG. 2 schematically illustrates a device included in the mobile carrier, according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a flow chart of steps of a method implemented by the device, according to a first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart of steps of a method implemented by the device, according to a second embodiment.
  • a constellation includes a plurality of positioning satellites. Only three satellites S1, S2, S3 are represented in FIG. 1, it being understood that the constellation can comprise a greater number of satellites.
  • Each satellite of the constellation is capable of transmitting positioning radio signals (GNSS signals), capable of being received and used by a mobile carrier 1 to, for example, allow the carrier 1 to locate itself in space.
  • GNSS signals positioning radio signals
  • the signals emitted by different satellites of the constellation carry data which make it possible to identify the satellite from which they emanate.
  • a signal presenting itself as emanating from a satellite Si differs from a signal presenting itself as emanating from a satellite Sj.
  • the mobile carrier 1 such as an aircraft, which is capable of receiving the radio signals transmitted by the satellites of the constellation. These signals are in principle received by the carrier 1 in different directions, which are indicated in FIG. 1 by dotted lines, due to the respective positions of the satellites S1, S2, S3.
  • the transmitter B can be configured to transmit a radio signal which is presented as a positioning signal emanating from a satellite of the constellation, or even be configured to transmit a plurality of signals which respectively take the form of positioning signals emanating from different satellites of the constellation (or even all the satellites of the constellation).
  • the mobile carrier 1 comprises a device 2.
  • the device 2 comprises an antenna system 4 (which is also called an antenna array).
  • the antenna system 4 is capable of receiving signals propagating in different directions in space, in particular signals emanating from the satellites S1, S2, S3 and from the jammer B.
  • the antenna system 4 is configured to implement a technique known as spatial filtering, also called beamforming in the literature. Spatial filtering allows you to modify the radiation diagram of the antenna system 4.
  • the radiation diagram is the graphic representation of the angular distribution of a quantity characterizing the radiation of a radioelectric antenna, and, by extension, this distribution itself.
  • the antenna system 4 is adapted to implement a spatial filtering which causes a power attenuation of signals received by the antenna system 4 in an angular sector ⁇ , and whose orientation can be modified. This specific attenuation is not undergone by signals received by the antenna system 4 in directions situated outside the angular sector ⁇ . In what follows, this angular sector ⁇ is called attenuation sector ⁇ .
  • the attenuation sector ⁇ is a three-dimensional zone extending from a main direction of attenuation.
  • this attenuation sector ⁇ is ideally represented as a cone, but it is only a schematic representation aimed simply at facilitating the understanding of the spatial filtering carried out by the antenna system 4.
  • Figure 1 the main direction of attenuation points to the satellite S3.
  • the attenuation can in particular be pushed to the point of eliminating a signal received in the angular sector ⁇ .
  • This technique is known in the literature as “null steering”.
  • the antenna system comprises a plurality of antennas 6a, 6b, 6c, also called “antenna elements” in the literature.
  • the antenna system may include two antennas, three antennas as shown in Figure 2 or more.
  • the geometric shape of the attenuation sector A depends on the type and number of antennas included in the antenna system 4.
  • the fact of having three antennas 6a, 6b, 6c makes it possible to obtain an attenuation sector A which is narrower than with two antennas.
  • the antennas 6a, 6b, 6c are for example planar antennas, sometimes referred to as “patch” antennas.
  • the device 2 also comprises a GNSS receiver 8.
  • the GNSS receiver 8 is adapted to analyze the content of radio signals received by the antenna, and in particular to recognize among such signals positioning signals emitted by the satellites of the constellation. Once recognized by the GNSS receiver 8, positioning signals transmitted by the satellites S1, S2, S3 can be used by the GNSS receiver 8 to, for example, determine a position of the carrier 1. By convention, it is said that the receiver GNSS 8 “tracks” a satellite when the signal which emanates from it can be used to determine such a position of the carrier 1 or more generally to calculate a PVT solution.
  • the device 2 also comprises a detection module 10.
  • One function of the detection module 10 is to detect a decoy, or even to locate and exclude a jammer which is the origin thereof.
  • This detection module 10 is suitable for analyzing radio signals received by the antenna system 4, and verifying whether or not these signals verify certain conditions which will be explained later.
  • the detection module 10 comprises or is coupled to a memory in which the location data of the satellites of the constellation are stored. These location data comprise for example respective positions of these satellites, known in advance.
  • the detection module 10 is also capable of controlling the spatial filtering generated by the antenna system 4.
  • the detection module 10 is in particular capable of controlling the antenna system 4, so as to be able to vary the orientation of the main attenuation direction and therefore more generally the orientation of the attenuation sector ⁇ .
  • the detection module 10 is also capable of controlling the antenna system 4, so as to be able to vary the amplitude of the attenuation caused in the sector ⁇ .
  • the detection module 10 can be integrated into the antenna system 4, into the GNSS receiver 8, or else take the form of a separate electronic component from the antenna system and from the GNSS receiver 8.
  • the detection module 10 comprises typically at least one of the following components: processor, microprocessor, programmable or non-programmable circuit, for example of the FPG ⁇ , ⁇ SIC, etc. type.
  • the device 2 also comprises an inertial unit 12 (Inertial Navigation System (INS), in English).
  • the inertial unit 12 is configured to estimate a position of the wearer 1, a speed of the wearer 1, and an attitude of the wearer 1, that is to say an orientation of the wearer 1 in a predefined mark.
  • the inertial unit 12 comprises a plurality of inertial sensors, such as accelerometers and/or gyrometers, providing measurements on the basis of which the attitude can be estimated.
  • a method according to a first embodiment, implemented by the wearer 1 comprises the following steps.
  • the method comprises a first phase, aimed at detecting any deception of which the wearer 1 would be a victim.
  • the first phase includes the following steps.
  • the inertial unit 12 is used to determine a position and an attitude of the wearer 1 .
  • the detection module 10 determines, on the basis of the attitude of the wearer 1, the position of the wearer 1 and the location data of the satellites stored in the memory, a first direction, this first direction pointing towards a first satellite of the constellation, for example the satellite S1.
  • the detection module 10 controls the antenna system 4, such that the antenna system implements the aforementioned spatial filtering, and in particular such that the attenuation sector A is oriented in the direction pointing towards the first satellite S1, having been previously determined in step 102.
  • the main direction of attenuation is parallel to the first direction.
  • a radio signal propagating towards the antenna system 4 in the first direction reaches the attenuation sector A and thereby undergoes the attenuation caused by the spatial filtering.
  • a radio signal propagating towards the antenna system 4 in a direction which is not included in the attenuation sector A is not subject to this attenuation resulting from the spatial filtering.
  • Spatial filtering is a technique known per se. It can in particular be based on a phase shift of signals received by the various antennas 6a, 6b, 6c of the antenna system 4. For all practical purposes, an embodiment of the spatial filtering is detailed in the appendix, at the end of the this description.
  • the attenuation caused by the spatial filtering in step 104 in the attenuation sector A can be:
  • a so-called “low” attenuation adapted so that the tracking, by the GNSS receiver 8 coupled to the antenna system 4, of a satellite is uninterrupted.
  • this low attenuation may be only 3 dB in attenuation sector A.
  • a so-called “intermediate” attenuation capable of interrupting the tracking by the GNSS receiver 8 of signals received by the antenna system 4, in particular in the first direction.
  • the amplitude of such signals is reduced more by this intermediate attenuation than by the low attenuation.
  • the detection module 10 checks whether the antenna system 4 receives, while the attenuation sector A points towards the first satellite S1, a radio signal which meets the following conditions: a) the radio signal received does not undergo the attenuation caused by the spatial filtering, b) the radio signal received is presented as a positioning signal emanating from the satellite S1.
  • the detection module can proceed in different ways:
  • Condition b) can be verified by analyzing the content of the signal.
  • the detection module 10 can solicit the GNSS receiver 8.
  • the detection module 10 does not detect a signal received during the spatial filtering in the first direction which simultaneously satisfies the conditions a) and b), the wearer 1 is in a normal situation.
  • the detection module 10 controls the storage in the memory of a detection result associated with the first satellite S1. This result indicates whether a signal verifying conditions a) and b) has been detected (positive result) or not (negative result). Steps 102 to 106 can then be implemented again for other satellites of the constellation. Such a repetition has the advantage of allowing the detection module 10 to obtain complementary detection results. Let us take the example of an application of steps 102 to 106 to the second satellite S2.
  • the detection module 10 :
  • step 104 commands in step 104 the antenna system 4, so as to move the attenuation sector A in the second direction;
  • step 106 detects in step 106 whether a radio signal is received by the antenna system 4 while the attenuation sector A includes the second direction (pointing towards the second satellite S2), whether or not the received radio signal undergoes the the attenuation caused by the reconfigured spatial filtering, and whether the radio signal received is presented as a positioning signal emanating from the satellite; a result of this verification associated with the second satellite S2 is then stored.
  • the detection module 10 can for example implement these steps for each satellite of the constellation. At the end of this repetition, a plurality of results respectively associated with the satellites of the constellation are stored in the memory.
  • the detection module 10 triggers a second phase of the method, comprising processing making the assumption that the antenna system 4 is the victim of a spoofing.
  • This second phase includes the following steps.
  • the detection module 10 controls the antenna system 4, so that the attenuation sector ⁇ where the spatial filtering causes power attenuation is oriented in a direction which does not point towards any satellite of the constellation (step 108). More precisely, the angular sector ⁇ is reoriented so as not to include any direction which would point towards any satellite of the constellation.
  • the detection module 10 verifies whether the following conditions are verified by at least one radio signal: c) the radio signal undergoes an attenuation caused by the spatial filtering of step 108, d) this radio signal is as a positioning signal from a satellite that is part of the constellation.
  • the verification of conditions c) and d) can be carried out in the same way as the verification of conditions a) and b), respectively.
  • the detection module 10 When the detection module 10 detects in step 110 that conditions c) and d) are verified by at least one signal, the detection module 10 identifies a direction included in the attenuation sector ⁇ during detection 110 as a decoy direction, that is to say a direction pointing towards a jammer (step 112).
  • the module chooses for example as decoy direction the main direction of attenuation at the time of detection of the fact that the conditions c) and d) are met.
  • the detection module 10 can check, in addition to conditions c) and d), whether the following additional conditions are verified: e) there are several signals which verify conditions c) and d), f) these signals presenting themselves respectively as positioning signals emanating from different satellites of the constellation. This additional verification is advantageous, because it further increases the likelihood of a decoy occurring.
  • the detection module can trigger step 112 only if conditions c), d), e) and f) are met.
  • the detection module 10 controls the antenna system 4 so as to maintain the identified direction included in the attenuation sector ⁇ of attenuation while the wearer 1 is moving.
  • the spatial filtering apply an intermediate attenuation, and even more preferably a cancellation. This makes it possible to exclude the signal emitted by the transmitter at the input of the GNSS receiver 8.
  • the spatial filtering of step 114 can be adapted to cause an amplification of the power of signals received by the antenna system in a sector angular different from the attenuation sector ⁇ , for example an angular sector complementary to the ⁇ sector.
  • step 110 If the detection module 10 does not detect in step 110 a signal verifying conditions c) and d) simultaneously, then the method loops back to step 108. Steps 108 and 110 are then implemented again for a another direction that does not point to any satellite.
  • this step 108 when this step 108 is repeated, the space unoccupied by satellites of the constellation is traversed “blindly” by the attenuation sector, in search of a jammer.
  • Different strategies can be implemented to scan this space. For example, this scanning can be carried out plane by plane.
  • a first phase made it possible to detect a jammer
  • a second phase made it possible to locate and exclude this jammer
  • the process described above can typically be repeated over time by the wearer 1, during his movement.
  • a method according to a second embodiment comprises the following steps.
  • the detection module 10 selects a predefined direction. This direction is not determined as a function of satellite positions, unlike the method according to the first embodiment. Typically, this predefined direction is oriented by a predefined angle with respect to a fixed reference direction. This predefined direction can thus point towards a satellite of the constellation or not, but the detection module 10 does not have this information at this stage.
  • the detection module controls the antenna system 4 so as to implement a spatial filtering causing an attenuation in the attenuation sector ⁇ .
  • the falloff sector is oriented to include the selected direction. Typically, it is made so as to make the main direction of attenuation coincide with the predefined direction.
  • the detection module 10 carries out a verification similar to that carried out in step 106: the detection module verifies whether a received signal satisfies the conditions a) and b), while the attenuation sector includes the predefined direction.
  • the detection module 10 carries out a verification similar to that carried out in step 110: the detection module verifies whether a signal verifies the conditions c) and d), while the sector of attenuation To includes the first orientation.
  • the detection module 10 also checks whether or not the angular attenuation sector A includes a direction pointing towards a satellite of the constellation, in other words, the detection module 10 checks whether the predefined direction is close to a direction pointing to a satellite or not. For this, the detection module can implement steps 100 and 102.
  • Steps 206, 208 and 210 can be implemented in parallel or in any order.
  • step 206 It is detected in step 206 a signal which satisfies conditions a) and b) and in step 210 that the attenuation sector A points towards a satellite of the constellation.
  • step 208 It is detected in step 208 a signal which satisfies conditions c) and d), and in step 210 that the predefined direction does not point towards any satellite of the constellation.
  • Case 1 reveals the existence of a decoy of which wearer 1 is a victim. But the transmitter is not in the predefined direction, and it is not known in which direction this transmitter is.
  • the detection module 10 identifies the predefined direction as a decoy direction. We then not only detected a transmitter of unwanted signals, but we immediately located it.
  • Case 3 does not reveal anything abnormal. Then, the detection module 10 again implements the steps 202 and following for a new predefined direction, for example periodically.
  • the new predefined direction deviates by a predefined angular deviation around a reference axis, relative to the previous direction. This angular deviation can in practice be chosen according to:
  • the attenuation sector A can be made to rotate 360 degrees around a reference axis. During this route, jammers can be detected (case 1), or even located (case
  • a step 214 the detection module 10 can control the antenna system 4 so as to keep the attenuation sector pointed towards a previously identified decoy direction. This step 214 is similar to step 114.
  • An advantage of the second embodiment is that the movement of the attenuation sector A is independent of the constellation of satellites. But a disadvantage compared to the first embodiment is that it takes longer on average to detect a satellite decoy.
  • the network of antennas R M and the related reception channels have been calibrated beforehand. Indeed, the performance of the algorithms used for the generation of beams and notches closely depends on the ability of the user to calibrate all the hardware elements constituting the reception chain. Calibration is the operation that estimates (using dedicated signals) and compensates for amplitude and phase deviations between channels due to physical differences between the components and lines that make up each unit of the reception (it has one unit per channel).
  • a network of antennas differentiates and identifies the incident radioelectric sources according to the amplitudes and the relative phases that these sources cause at the level of the antenna elements of the network (the variation of amplitude and phase induced at the level of each antenna element is materialized by a complex coefficient s indexed by the number m of the antenna element concerned).
  • ⁇ and K denote respectively the wavelength and the wave number of the incident signal.
  • each coefficient of the spatial signature is modeled as follows:
  • Attenuation sector i.e. a null
  • the attenuation we want to achieve is A k dB, with A k ⁇ 0, with respect to the gain maximum that it is possible to achieve with the considered antenna array
  • the spatial signature of the incident signal x fe (t) coming from the satellite of index k is given by:
  • the set of weights that should be used to create an attenuation notch A k dB in the assumed direction of the incident source with azimuth ⁇ k and elevation ⁇ k aimed is calculated as follows:
  • the desired set of weights is given by: 2nd condition
  • the plurality of spatial signatures corresponding to the plurality of incident signals coming from the plurality of satellites indexed by is given by:
  • the weight game to be used in order to create a plurality of dB attenuation notches in the assumed directions of the plurality of incident sources target is calculated as follows:
  • I L+1 is the identity matrix of dimensions (L + 1) x (L + 1)
  • the desired set of weights is given by:
  • ⁇ and K denote respectively the wavelength and the wave number of the incident signal.
  • the set of weights to use to create an attenuation sector causing an attenuation of A k dB in the assumed direction of the incident source of target azimuth ⁇ (nt) is calculated as follows:
  • N AMM
  • N AMM
  • R(Z) denotes the real part of Z denotes the "conjugate" operation
  • the desired set of weights is given by:
  • the set of weights sought to project an angular sector causing an attenuation of A dB in the direction of azimuth angle ⁇ (nt) is given by:

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Abstract

Procédé comprenant des étapes de : filtrage spatial (104, 204) causant une atténuation de puissance de signaux radio reçus par un système d'antennes dans un secteur angulaire (A); détection (106, 206, 210) qu'un signal radio est reçu par le système d'antennes pendant que le secteur angulaire (A) inclut une direction pointant vers un satellite (S1) faisant partie d'une constellation de satellites de positionnement, que le signal radio reçu ne subit pas l'atténuation causée par le filtrage spatial, et que le signal radio reçu se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite (S1); et suite à la détection, mise en œuvre d'un traitement (112, 114, 212, 214) faisant l'hypothèse que le système d'antennes est victime d'un leurrage.

Description

Procédé et dispositif pour détecter un leurrage de signaux satellite
DESCRIPTION
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour détecter un leurrage de signaux satellite.
ETAT DE LA TECHNIQUE
L'utilisation de satellites de positionnement à des fins de géolocalisation est bien connue. De manière conventionnelle, un porteur mobile peut déterminer sa position sur la base de signaux radio (signaux GNSS) qui émanent de satellites formant une constellation.
Le leurrage (« spoofing » en anglais) est une transmission par un émetteur de faux signaux GNSS à des fins malveillantes, par exemple pour fausser la mesure de position.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de détecter un leurrage satellite d'une manière simple et efficace.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect, un procédé comprenant des étapes de :
- filtrage spatial causant une atténuation de puissance de signaux radio reçus par un système d'antennes dans un secteur angulaire,
- détection qu'un signal radio est reçu par le système d'antennes pendant que le secteur angulaire inclut une direction pointant vers un satellite faisant partie d'une constellation de satellites de positionnement, que le signal radio reçu ne subit pas l'atténuation causée par le filtrage spatial, et que le signal radio reçu se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite,
- suite à la détection, mise en oeuvre d'un traitement faisant l'hypothèse que le système d'antennes est victime d'un leurrage.
Le procédé selon le premier aspect repose sur l'idée qu'un signal radio qui se présente comme un signal de positionnement émanant d'un satellite ne peut provenir que de deux types de sources alternatives : le satellite appartenant à la constellation de satellites (auquel cas ce signal radio est un signal authentique), ou bien un émetteur qui tente de leurrer le système d'antennes en se faisant passer pour le satellite (auquel cas le signal est un signal falsifié). Comme, lors de la détection, le secteur angulaire inclut une direction pointant vers le satellite de la constellation, un signal radio émis par ce satellite et se propageant vers le système d'antennes dans cette direction subit forcément l'atténuation causée par le filtrage spatial. Or, il est détecté un signal qui se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite pendant ce filtrage angulaire, mais qui ne subit pas une telle atténuation. Ce signal ne pouvant émaner du satellite, on déduit qu'il s'agit d'un signal de leurrage émis par un autre émetteur.
Le procédé selon le premier aspect peut comprendre par ailleurs les caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou combinées entre elles lorsque cela est possible.
De préférence, la détection est répétée pour plusieurs satellites faisant partie de la constellation.
De préférence, le traitement comprend des étapes de
- détection qu'un deuxième signal se présentant comme un signal de positionnement émanant d'un satellite faisant partie de la constellation subit une atténuation causée par le filtrage spatial pendant que le secteur angulaire n'inclut aucune direction pointant vers un quelconque satellite de la constellation,
- identification d'une direction incluse dans le secteur angulaire pendant la détection comme une direction pointant vers un émetteur à l'origine du leurrage.
De préférence, le traitement comprend des étapes de
- détection que des deuxièmes signaux se présentant respectivement comme des signaux de positionnement émanant de satellites différents faisant partie de la constellation subissent simultanément l'atténuation causée par le filtrage spatial pendant que le secteur angulaire n'inclut aucune direction pointant vers un quelconque satellite de la constellation,
- identification d'une direction incluse dans le secteur angulaire pendant la détection comme une direction pointant vers un brouilleur.
De préférence, le système d'antennes est dans un porteur mobile, et le traitement comprend une étape de :
- filtrage spatial de sorte à maintenir la direction identifiée dans le secteur angulaire pendant un déplacement du porteur mobile.
De préférence, le filtrage spatial est adapté pour que l'atténuation n'interrompe pas la poursuite, par un récepteur GNSS couplé au système d'antennes, d'un satellite de la constellation.
Dans un mode de réalisation, le procédé selon le premier aspect comprend des étapes de :
- détermination de la direction pointant vers le satellite avant la mise en oeuvre du filtrage spatial,
- commande du système d'antennes sur la base de la direction déterminée, de sorte à orienter le secteur angulaire dans la direction déterminée. Dans un autre mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de :
- commande du système d'antennes de sorte à déplacer le secteur angulaire en rotation, le secteur angulaire occupant une succession d'orientations au cours du déplacement en rotation,
- au cours du déplacement en rotation, détection que le secteur angulaire inclut la direction pointant vers le satellite.
De préférence, le procédé comprend une étape de détermination de la direction pointant vers le satellite à partir d'une attitude d'un porteur comprenant le système d'antennes, l'attitude étant déterminée sur la base de données fournies par une centrale inertielle.
De préférence, le système d'antennes comprend au moins trois antennes planaires.
Il est également proposé, selon un deuxième aspect, un dispositif comprenant :
- un système d'antennes configuré pour appliquer un filtrage spatial causant une atténuation de puissance de signaux radio reçus par le système d'antennes dans un secteur angulaire,
- un module de détection configuré pour :
- détecter qu'un signal radio est reçu par le système d'antennes pendant que le secteur angulaire inclut une direction pointant vers un satellite faisant partie d'une constellation de satellites de positionnement, que le signal radio reçu ne subit pas l'atténuation causée par le filtrage spatial, que le signal radio reçu se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite, et
- suite à la détection, mettre en oeuvre un traitement faisant l'hypothèse que le système d'antennes est victime d'un leurrage.
Ce dispositif peut être inclus dans un porteur mobile, tel qu'un aéronef.
DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés.
La figure 1 représente une constellation de satellites, un brouilleur et un porteur mobile.
La figure 2 illustre de façon schématique un dispositif inclut dans le porteur mobile, selon un mode de réalisation.
La figure 3 est un organigramme d'étapes d'un procédé mis en oeuvre par le dispositif, selon un premier mode de réalisation. La figure 4 est un organigramme d'étapes d'un procédé mis en oeuvre par le dispositif, selon un deuxième mode de réalisation.
Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence à la figure 1 , une constellation comprend une pluralité de satellites de positionnement. Seuls trois satellites S1 , S2, S3 sont représentés sur la figure 1 , étant entendu que la constellation peut comprendre un nombre supérieur de satellites.
Chaque satellite de la constellation est apte à émettre des signaux radio de positionnement (signaux GNSS), susceptibles d'être reçus et exploités par un porteur 1 mobile pour, par exemple, permettre au porteur 1 se localiser dans l'espace. De façon connue en elle-même, les signaux émis par différents satellites de la constellation transportent des données qui permettent d'identifier le satellite dont ils émanent. Autrement dit, par son contenu, un signal se présentant comme émanant d'un satellite Si se distingue d'un signal se présentant comme émanant d'un satellite Sj.
On a également représenté en figure 1 le porteur mobile 1 , tel qu'un aéronef, qui est susceptible de recevoir les signaux radios émis par les satellites de la constellation. Ces signaux sont en principe reçus par le porteur 1 dans différentes directions, qui sont indiquées sur la figure 1 par des lignes en pointillés, du fait des positions respectives des satellites S1 , S2, S3.
Est également représenté en figure 1 un émetteur B dont l'objectif est de leurrer le porteur mobile 1. A cet effet, l'émetteur B peut être configuré pour émettre un signal radio qui se présente comme un signal de positionnement émanant d'un satellite de la constellation, voire être configuré pour émettre une pluralité de signaux qui se présentent respectivement comme des signaux de positionnement émanant de différents satellites de la constellation (voire même tous les satellites de la constellation).
En référence à la figure 2, le porteur mobile 1 comprend un dispositif 2.
Le dispositif 2 comprend un système d'antennes 4 (qu'on appelle également réseau d'antennes). Le système d'antennes 4 est capable de recevoir des signaux se propageant dans différentes directions de l'espace, en particulier des signaux émanant des satellites S1 , S2, S3 et du brouilleur B.
De manière générale, le système d'antennes 4 est configuré pour mettre en oeuvre une technique connue sous le nom de filtrage spatial, également appelée formation de faisceaux dans la littérature (en anglais, « beamforming »). Le filtrage spatial permet de modifier le diagramme de rayonnement du système d'antennes 4. Le diagramme de rayonnement est la représentation graphique de la distribution angulaire d'une grandeur caractérisant le rayonnement d'une antenne radioélectrique, et, par extension, cette répartition elle-même.
Le système d'antennes 4 est adapté pour mettre en oeuvre un filtrage spatial qui cause une atténuation de puissance de signaux reçus par le système d'antennes 4 dans un secteur angulaire À, et dont l'orientation peut être modifiée. Cette atténuation spécifique n'est pas subie par des signaux reçus par le système d'antennes 4 dans des directions situées hors du secteur angulaire À. Dans ce qui suit, ce secteur angulaire À est appelé secteur d'atténuation À.
Le secteur d'atténuation À est une zone tridimensionnelle s'étendant d'une direction principale d'atténuation. Sur la figure 1 , ce secteur d'atténuation À est idéalement représenté comme un cône, mais il ne s'agit que d'une représentation schématique visant simplement à faciliter la compréhension du filtrage spatial réalisé par le système d'antennes 4. Sur la figure 1 , la direction principale d'atténuation pointe vers le satellite S3.
L'atténuation peut en particulier être poussée au point d'éliminer un signal reçu dans le secteur angulaire À. Cette technique est connue dans la littérature sous le nom de « null steering ». On pourra par exemple se référer au document « Null steering based beamforming techniques » par Leng, Shuang.
Pour appliquer un filtrage spatial qui engendre un tel secteur d'atténuation À, le système d'antenne comprend une pluralité d'antennes 6a, 6b, 6c, également appelés « éléments antennaires » dans la littérature. Le système d'antenne peut comprendre deux antennes, trois antennes comme représenté sur la figure 2 ou davantage.
La forme géométrique du secteur d'atténuation À dépend du type et du nombre d'antennes comprises dans le système d'antennes 4.
Le fait d'avoir trois antennes 6a, 6b, 6c permet d'obtenir un secteur d'atténuation À qui est plus étroit qu'avec deux antennes. Plus l'on augmente le nombre d'antennes du système d'antennes 4, plus le système d'antennes 4 est capable de produire un secteur d'atténuation À étroit.
Les antennes 6a, 6b, 6c sont par exemple des antennes planaires, désignées parfois antennes « patch ».
Le dispositif 2 comprend par ailleurs un récepteur GNSS 8. Le récepteur GNSS 8 est adapté pour analyser le contenu de signaux radio reçus par l'antenne, et notamment reconnaître parmi de tels signaux des signaux de positionnement émis par les satellites de la constellation. Une fois reconnus par le récepteur GNSS 8, des signaux de positionnement émis par les satellites S1 , S2, S3 peuvent être exploités par le récepteur GNSS 8 pour, par exemple, déterminer une position du porteur 1. Par convention, on dit que le récepteur GNSS 8 « poursuit » un satellite lorsque le signal qui en émane peut être utilisé pour déterminer une telle position du porteur 1 ou plus généralement pour calculer une solution PVT.
Le dispositif 2 comprend par ailleurs un module de détection 10. Une fonction du module de détection 10 est de détecter un leurrage, voire même de localiser et exclure un brouilleur qui en est à l'origine. Ce module de détection 10 est adapté pour analyser des signaux radios reçus par le système d'antenne 4, et vérifier si ces signaux vérifient ou non certaines conditions qui seront explicitées plus loin.
Le module de détection 10 comprend ou est couplé à une mémoire dans laquelle sont stockées des données de localisation des satellites de la constellation. Ces données de localisation comprennent par exemple des positions respectives de ces satellites, connues à l'avance.
Le module de détection 10 est en outre capable de contrôler le filtrage spatial généré par le système d'antennes 4. Le module de détection 10 est en particulier capable de commander le système d'antennes 4, de sorte à pouvoir faire varier l'orientation de la direction principale d'atténuation et donc plus généralement l'orientation du secteur d'atténuation À.
Le module de détection 10 est en outre capable de commander le système d'antennes 4, de sorte à pouvoir faire varier l'amplitude de l'atténuation causée dans le secteur À.
Le module de détection 10 peut être intégré au système d'antennes 4, au récepteur GNSS 8, ou bien se présenter sous la forme d'un composant électronique distinct du système d'antenne et du récepteur GNSS 8. Le module de détection 10 comprend typiquement au moins un des composants suivants : processeur, microprocesseur, circuit programmable ou non, par exemple de type FPGÀ, ÀSIC, etc.
Le dispositif 2 comprend par ailleurs une centrale inertielle 12 (Inertial Navigation System (INS), en anglais). La centrale inertielle 12 est configurée pour estimer une position du porteur 1 , une vitesse du porteur 1 , et une attitude du porteur 1 , c'est-à-dire une orientation du porteur 1 dans un repère prédéfini. À cet effet, la centrale inertielle 12 comprend une pluralité de capteurs inertiels, tels que des accéléromètres et/ou des gyromètres, fournissant des mesures sur la base desquelles l'attitude peut être estimée. En référence à la figure 3, un procédé selon un premier mode de réalisation, mis en oeuvre par le porteur 1 , comprend les étapes suivantes.
Le procédé comprend une première phase, visant à détecter un éventuel leurrage dont le porteur 1 serait victime. La première phase comprend les étapes suivantes.
Dans une étape 100, la centrale inertielle 12 est utilisée pour déterminer une position et une attitude du porteur 1 .
Dans une étape 102, le module de détection 10 détermine, sur la base de l'attitude du porteur 1 , de la position du porteur 1 et des données de localisation des satellites mémorisées dans la mémoire, une première direction, cette première direction pointant vers un premier satellite de la constellation, par exemple le satellite S1 .
Dans une étape 104, le module de détection 10 commande le système d'antennes 4, de telle sorte que le système d'antenne mette en oeuvre le filtrage spatial précité, et en particulier de telle sorte que le secteur d'atténuation À soit orienté dans la direction pointant vers le premier satellite S1 , ayant été préalablement déterminée à l'étape 102. Ainsi, la direction principale d'atténuation est parallèle à la première direction. Autrement dit, un signal radio se propageant vers le système d'antennes 4 dans la première direction atteint le secteur d'atténuation A et subit de ce fait l'atténuation causée par le filtrage spatial. En revanche, un signal radio se propageant vers le système d'antennes 4 dans une direction qui n'est pas incluse dans le secteur d'atténuation A n'est pas sujet à cette atténuation résultant du filtrage spatial.
Le filtrage spatial est une technique connue en elle-même. Elle peut en particulier se fonder sur un déphase de signaux reçus par les différentes antennes 6a, 6b, 6c du système d'antennes 4. A toutes fins utiles, un mode de réalisation du filtrage spatial est détaillé en annexe, à la fin de la présente description.
L'atténuation causée par le filtrage spatial à l'étape 104 dans le secteur d'atténuation A peut être :
• Une atténuation dite « faible », adaptée pour que la poursuite, par le récepteur GNSS 8 couplé au système d'antennes 4, d'un satellite soit ininterrompue. Par exemple, cette atténuation faible peut être de seulement 3 dB dans le secteur d'atténuation A.
• Une atténuation dite « intermédiaire », susceptible d'interrompre la poursuite par le récepteur GNSS 8 de signaux reçus par le système d'antennes 4, en particulier dans la première direction. L'amplitude de tels signaux est davantage réduite par cette atténuation intermédiaire que par l'atténuation faible.
• Une « annulation », c'est-à-dire une atténuation telle qu'un signal est complètement éliminé par le système d'antennes 4.
Dans une étape 106, le module de détection 10 vérifie si le système d'antennes 4 reçoit, pendant que le secteur d'atténuation À pointe vers le premier satellite S1 , un signal radio qui respecte les conditions suivantes : a) le signal radio reçu ne subit pas l'atténuation causée par le filtrage spatial, b) le signal radio reçu se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite S1 .
Pour vérifier si la condition a) est vérifiée, le module de détection peut procéder de différentes manières :
• en analysant un rapport signal sur bruit du signal reçu (un homme du métier sait comment implémenter une telle analyse), ou
• en vérifiant si une poursuite du signal, réalisée par le récepteur GNSS 8, s'est interrompue lorsque le secteur d'atténuation À a été orienté vers le premier satellite S1 . À noter que cette alternative n'étant pas applicable à la variante d'atténuation faible, dans laquelle il est justement fait en sorte qu'une telle interruption ne survienne pas.
La condition b) peut être vérifiée en analysant le contenu du signal. Pour cela, le module de détection 10 peut solliciter le récepteur GNSS 8.
Si ces conditions a) et b) sont toutes les deux vérifiées par un signal reçu par le système d'antennes 4, alors il y a un risque que le porteur 1 soit victime d'un leurrage. En effet, le point a) révèle que le signal n'est en réalité pas reçu par le système d'antennes 4 dans la première direction, ce qui semble incohérent avec le point b), sauf à considérer que le signal reçu n'est en réalité pas émis par le premier satellite S1 , mais par une autre entité se trouvant ailleurs, tel que l'émetteur B.
Si, à l'opposé, le module de détection 10 ne détecte pas de signal reçu pendant le filtrage spatial dans la première direction qui vérifie simultanément les conditions a) et b), le porteur 1 se trouve dans une situation normale.
Le module de détection 10 commande la mémorisation dans la mémoire d'un résultat de détection associé au premier satellite S1. Ce résultat indique si un signal vérifiant les conditions a) et b) a été détecté (résultat positif) ou non (résultat négatif). Les étapes 102 à 106 peuvent ensuite être à nouveau mises en œuvre pour d'autres satellites de la constellation. Une telle répétition présente l'avantage de permettre au module de détection 10 d'obtenir des résultats de détection complémentaires. Prenons l'exemple d'une application des étapes 102 à 106 au deuxième satellite S2. Le module de détection 10 :
• détermine à l'étape 102 une deuxième direction pointant vers le deuxième satellite S2 ;
• commande à l'étape 104 le système d'antennes 4, de sorte à déplacer le secteur d'atténuation À dans la deuxième direction ;
• détecte à l'étape 106 si un signal radio est reçu par le système d'antennes 4 pendant que le secteur d'atténuation À inclut la deuxième direction (pointant vers le deuxième satellite S2), si le signal radio reçu subit ou pas l'atténuation causée par le filtrage spatial reconfiguré, et si le signal radio reçu se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite ; un résultat de cette vérification associé au deuxième satellite S2 est ensuite mémorisé.
Le module de détection 10 peut par exemple mettre en œuvre ces étapes pour chaque satellite de la constellation. Àu terme de cette répétition, sont mémorisés dans la mémoire une pluralité de résultats respectivement associés aux satellites de la constellation.
Si aucune de ces données ne révèle de risque de leurrage, alors le procédé se termine.
Si au moins une des données révèle un risque de leurrage, alors le module de détection 10 déclenche une deuxième phase du procédé, comprenant un traitement faisant l'hypothèse que le système d'antennes 4 est victime d'un leurrage. Cette deuxième phase comprend les étapes suivantes.
Dans une étape 108, le module de détection 10 commande le système d'antennes 4, de sorte que le secteur d'atténuation À où le filtrage spatial cause une atténuation de puissance soit orienté dans une direction qui ne pointe vers aucun satellite de la constellation (étape 108). Plus précisément, le secteur angulaire À est réorienté de sorte à n'inclure aucune direction qui pointerait vers un quelconque satellite de la constellation.
Dans une étape 110, le module de détection 10 vérifie si les conditions suivantes sont vérifiées par au moins un signal radio : c) le signal radio subit une atténuation causée par le filtrage spatial de l'étape 108, d) ce signal radio se présente comme un signal de positionnement émanant d'un satellite faisant partie de la constellation. La vérification des conditions c) et d) peut être réalisée de la même manière que la vérification des conditions a) et b), respectivement.
Le respect des conditions c) et d) par au moins un signal est suspect, car le module de détection 10 a pris soin de faire en sorte que le secteur d'atténuation À ne pointe vers aucun des satellites de la constellation à l'étape 108. En conséquence, tout signal de positionnement émanant réellement d'un quelconque satellite de la constellation ne peut pas subir l'atténuation causée par le filtrage spatial, cette atténuation étant propre au secteur d'atténuation À. Ceci révèle indirectement que le secteur d'atténuation À pointe en réalité vers l'émetteur qui émet un signal radio imitant un signal émis par l'un des satellites de la constellation.
Lorsque le module de détection 10 détecte à l'étape 110 que les conditions c) et d) sont vérifiées par au moins un signal, le module de détection 10 identifie une direction incluse dans le secteur d'atténuation À pendant la détection 110 comme une direction de leurrage, c'est-à-dire une direction pointant vers un brouilleur (étape 112). Le module choisit par exemple comme direction de leurrage la direction principale d'atténuation au moment de la détection du fait que les conditions c) et d) sont réunies.
En variante, le module de détection 10 peut vérifier, en sus des conditions c) et d), si les conditions complémentaires suivantes sont vérifiées : e) il y a plusieurs signaux qui vérifient les conditions c) et d), f) ces signaux se présentant respectivement comme des signaux de positionnement émanant de satellites différents de la constellation. Cette vérification complémentaire est avantageuse, car elle augmente encore la vraisemblance de survenance d'un leurrage.
Dans cette variante, le module de détection peut ne déclencher l'étape 112 que si les conditions c), d), e) et f) sont réunies.
Ensuite, dans une étape 114, le module de détection 10 commande le système d'antennes 4 de sorte à maintenir la direction identifiée incluse dans le secteur d'atténuation À d'atténuation pendant que le porteur 1 se déplace. Dans ce cas, il est préférable de faire en sorte que le filtrage spatial applique une atténuation intermédiaire, et encore plus préférablement une annulation. Ceci permet d'exclure ainsi le signal émis par l'émetteur en entrée du récepteur GNSS 8.
Optionnellement, le filtrage spatial de l'étape 114 peut être adapté pour causer une amplification de la puissance de signaux reçus par le système d'antennes dans un secteur angulaire différent du secteur d'atténuation À, par exemple un secteur angulaire complémentaire du secteur À.
Si le module de détection 10 ne détecte pas à l'étape 110 de signal vérifiant les conditions c) et d) simultanément, alors le procédé reboucle sur l'étape 108. Les étapes 108 et 110 sont alors à nouveau mises en oeuvre pour une autre direction qui ne pointe vers aucun satellite.
Ainsi, lorsque cette étape 108 est répétée, l'espace inoccupé par des satellites de la constellation est parcouru « à l'aveugle » par le secteur d'atténuation, à la recherche d'un brouilleur. Différentes stratégies peuvent être mises en oeuvre pour balayer cet espace. Par exemple, ce balayage peut être réalisé plan par plan.
Dans le procédé qui précède, une première phase a permis de détecter un brouilleur, et une deuxième phase a permis de localiser et d'exclure ce brouilleur.
On peut noter que, parmi les modes d'atténuations envisageables précités, l'atténuation dite « faible » est particulièrement avantageuse.
Premièrement, elle permet d'assurer une continuité de poursuite de signaux GNSS 8 et ainsi leur exploitation par le porteur 8, par exemple pour se géolocaliser.
Deuxièmement, elle rend le procédé plus robuste à des fausses alarmes qu'avec une atténuation de type « annulation ». En effet, il est possible qu'un signal soit éliminé non pas à cause du filtrage spatial, mais à cause de la présence d'un obstacle physique entre le porteur et l'émetteur de ce signal. Cet obstacle peut typiquement être une partie du porteur 1 lui-même, par exemple une aile du porteur 1 lorsque celui-ci est un aéronef. Une telle ambigüité disparaît lorsque l'atténuation dite « faible » est utilisée : dans ce cas, un signal ne peut être éliminé qu'en raison de la présence d'un obstacle physique.
Le procédé décrit ci-avant peut être typiquement répété dans le temps par le porteur 1 , au cours de son déplacement.
En référence à la figure 4, un procédé selon un deuxième mode de réalisation comprend les étapes suivantes.
Dans une étape 202, le module de détection 10 sélectionne une direction prédéfinie. Cette direction n'est pas déterminée en fonction de positions de satellites, à la différence du procédé selon le premier mode de réalisation. Typiquement, cette direction prédéfinie est orientée d'un angle prédéfini par rapport à une direction de référence fixe. Cette direction prédéfinie peut ainsi pointer vers un satellite de la constellation ou pas, mais le module de détection 10 ne dispose pas de cette information à ce stade. Dans une étape 204, similaire à l'étape 104, le module de détection commande le système d'antennes 4 de sorte à mettre en oeuvre un filtrage spatial causant une atténuation dans le secteur d'atténuation À. le secteur d'atténuation est orienté de sorte à inclure la direction sélectionnée. Typiquement, il est fait en sorte de faire coïncider la direction principale d'atténuation avec la direction prédéfinie.
Dans une étape 206, le module de détection 10 procède à une vérification similaire à celle réalisée à l'étape 106 : le module de détection vérifie si un signal reçu vérifie les conditions a) et b), pendant que le secteur d'atténuation inclut la direction prédéfinie.
Par ailleurs, dans une étape 208, le module de détection 10 procède à une vérification similaire à celle réalisée à l'étape 110 : le module de détection vérifie si un signal vérifie les conditions c) et d), pendant que le secteur d'atténuation À inclut la première orientation.
Dans une étape 210, le module de détection 10 vérifie par ailleurs si le secteur angulaire d'atténuation À inclut ou pas une direction pointant vers un satellite de la constellation, en d'autres termes, le module de détection 10 vérifie si la direction prédéfinie est proche d'une direction pointant vers un satellite ou non. Pour cela, le module de détection peut mettre en oeuvre les étapes 100 et 102.
Les étapes 206, 208 et 210 peuvent être mises en oeuvre en parallèle ou dans un ordre quelconque.
Les vérifications réalisées aux étapes 206, 208, et 210 peuvent aboutir à plusieurs cas :
1 ) Il est détecté à l'étape 206 un signal qui vérifie les conditions a) et b) et à l'étape 210 que le secteur d'atténuation À pointe vers un satellite de la constellation.
2) Il est détecté à l'étape 208 un signal qui vérifie les conditions c) et d), et à l'étape 210 que la direction prédéfinie ne pointe vers aucun satellite de la constellation.
3) Autres cas.
Le cas 1 ) révèle l'existence d'un leurrage dont le porteur 1 est victime. Mais l'émetteur ne se trouve pas dans la direction prédéfinie, et on ne sait pas dans quelle direction cet émetteur se trouve.
Dans le cas 2), le module de détection 10 identifie la direction prédéfinie comme une direction de leurrage. On a alors non seulement détecté un émetteur de signaux indésirables, mais on l'a immédiatement localisé.
Le cas 3) ne révèle rien d'anormal. Ensuite, le module de détection 10 met à nouveau en oeuvre les étapes 202 et suivantes pour une nouvelle direction prédéfinie, par exemple de manière périodique. La nouvelle direction prédéfinie s'écarte d'un écart angulaire prédéfini autour d'un axe de référence, par rapport à la précédente direction. Cet écart angulaire peut en pratique être choisi en fonction de :
1) la capacité du système d'antennes à former un secteur d'atténuation À plus ou moins étroit ; ii) la vitesse de balayage du secteur À ; et iii) la périodicité souhaitée. Cet écart angulaire est par exemple de 1 degré.
Ainsi, en répétant de multiples fois la série d'étapes 202 à 212, il peut être fait en sorte que le secteur d'atténuation A se déplace en rotation à 360 degrés autour d'un axe de référence. Lors de ce parcours, des brouilleurs peuvent être détectés (cas 1 ), voire même localisés (cas
2).
Dans une étape 214, le module de détection 10 peut commander le système d'antennes 4 de sorte à maintenir le secteur d'atténuation pointé vers une direction de leurrage identifiée préalablement. Cette étape 214 est similaire à l'étape 114.
Un avantage du deuxième mode de réalisation est que le mouvement du secteur d'atténuation A est indépendant de la constellation de satellites. Mais un inconvénient par rapport au premier mode de réalisation est qu'il met en moyenne plus de temps à détecter un leurrage satellite.
Annexe - exemple de mode de réalisation de filtrage spatial
Hypothèses
Nous disposons d'un réseau d'antennes RM comportant M (> 2) éléments antennaires (dont nous connaissons les caractéristiques physiques, en particulier le diagramme de rayonnement et le gain unitaire maximal noté GU) numérotés de 1 à M. Sauf mention contraire (voir le cas de la 2ème réalisation) la géométrie de ce réseau (linéaire, circulaire, matriciel, quelconque) est quelconque
Le réseau d'antennes RM et les voies de réception afférentes ont été préalablement calibrés. En effet, les performances des algorithmes utilisés pour la génération de faisceaux et d'encoches dépendent étroitement de la capacité de l'utilisateur à calibrer l'ensemble des éléments matériels constituant la chaîne de réception. Le calibrage est l'opération qui estime (à l'aide de signaux dévolus à cette tâche) et compense les écarts d'amplitude et de phase entre les voies dus aux différences physiques entre les composants et les lignes constituant chaque unité de la chaîne de réception (elle comporte une unité par voie). Un réseau d'antennes différencie et identifie les sources radioélectriques incidentes en fonction des amplitudes et des phases relatives que ces sources suscitent au niveau des éléments antennaires du réseau (la variation d'amplitude et de phase induite au niveau de chaque élément antennaire est matérialisée par un coefficient complexe s indicé par le numéro m de l'élément antennaire concerné).
L'ensemble de ces coefficients complexes forme un vecteur et est appelé dans notre jargon « signature spatiale » de la source radioélectrique d'intérêt :
Figure imgf000016_0001
Chaque coefficient sm, m = 1 ...M, de s incorpore une information liée :
À la différence de marche du signal incident reçu par l'élément antennaire m par rapport à un élément antennaire de référence (l'élément antennaire 1 par convention). Cette différence de marche dépend de la géométrie du réseau d'antennes RM, de l'azimut φ et de l'élévation θ du signal incident x. Nous la noterons : δ1,m( φ , θ) (il convient de noter que δ1,1(φ , θ) = 0 mètre). La variation de phase induite par δ1,m(φ , θ) est donnée par :
Figure imgf000016_0002
Où : λ et K désignent respectivement la longueur d'onde et le nombre d'onde du signal incident.
Aux caractéristiques physiques du réseau antennaire (comme le diagramme de rayonnement des éléments antennaires constitutifs, le couplage entre ces éléments antennaires, etc.). Nous n'entrerons pas dans le détail de la modélisation (assez complexe) des différents phénomènes entrant en ligne de compte. Nous ne nous préoccuperons que du résultat final matérialisé par un simple coefficient complexe. La variation d'amplitude et de phase induite par tous ces phénomènes est notée : ψm(φ , θ)
En définitive, chaque coefficient de la signature spatiale est modélisé comme suit :
Figure imgf000016_0003
1ère réalisation
1ère situation
Nous souhaitons simplement créer un secteur d'atténuation (c'est-à-dire un nul) dont nous souhaitons maîtriser la profondeur (l'atténuation que nous souhaitons réaliser est de Ak dB, avec Ak < 0, par rapport au gain maximal qu'il est possible de réaliser avec le réseau d'antennes considéré) en direction de l'un des K satellites (indicé par k) que le récepteur GNSS est en train de poursuivre. Nous connaissons l'azimut φ k et l'élévation θk de ce satellite.
La signature spatiale du signal incident xfe(t) en provenance du satellite d'indice k est donnée par :
Le jeu de poids qu'il convient d'utiliser afin de créer une encoche d'atténuation Ak
Figure imgf000017_0007
dB dans la direction supposée de la source incidente d'azimut φ k et d'élévation θk visée est calculé comme suit :
Nous formons la matrice rectangulaire de dimensions 2 x M suivante :
Figure imgf000017_0001
Nous formons la matrice carrée de dimensions 2 x 2 suivante :
Figure imgf000017_0002
Nous calculons la matrice rectangulaire de dimensions 2 x M suivante :
Figure imgf000017_0003
Nous calculons le pseudo-inverse de Moore-Penrose de N :
Figure imgf000017_0004
Où : désigne l'opération « pseudo-inverse de Moore-Penrose » désigne l'opération « transposé + conjugué »
Figure imgf000017_0006
Le jeu de poids cherché est donné par :
Figure imgf000017_0005
2ème situation
Nous souhaitons créer une pluralité de secteurs d'atténuation dont nous souhaitons maîtriser la profondeur en direction d'un sous-ensemble de L satellites choisis parmi les K satellites que le récepteur GNSS est en train de poursuivre. Les indices des L satellites retenus appartiennent à l'ensemble (la lettre supérieure E signifie
Figure imgf000018_0001
« encoche(s) »).
Nous souhaitons donc réaliser une pluralité d'atténuations de dB en direction d'une pluralité de satellites indicée par . Nous connaissons les azimuts et les élévations
Figure imgf000018_0004
Figure imgf000018_0002
correspondant à cette pluralité de satellites.
Figure imgf000018_0003
Le nombre d'encoches L qu'il est possible de créer est limité et est donné par :
Figure imgf000018_0005
La pluralité de signatures spatiales correspondant à la pluralité de signaux incidents
Figure imgf000018_0006
en provenance de la pluralité de satellites indicée par est donnée par :
Figure imgf000018_0013
Figure imgf000018_0007
Le jeu de poids
Figure imgf000018_0008
qu'il convient d'utiliser afin de créer une pluralité d'encoches d'atténuation dB dans les directions supposées de la pluralité de sources incidentes
Figure imgf000018_0009
visée est calculé comme suit :
Figure imgf000018_0010
Nous formons la matrice rectangulaire de dimensions (L + 1) x M suivante :
Figure imgf000018_0011
Figure imgf000018_0012
Nous formons la matrice carrée de dimensions (L + 1) x (L + 1) suivante :
Figure imgf000019_0005
IL+1 est la matrice identité de dimensions (L + 1) x (L + 1)
Nous calculons la matrice rectangulaire de dimensions (L + 1) x M suivante :
Figure imgf000019_0001
Nous calculons le pseudo-inverse de Moore-Penrose de N :
Figure imgf000019_0002
Remarque : si N est carrée alors W = N-1 (si est N inversible)
Le jeu de poids cherché est donné par :
Figure imgf000019_0003
2ème réalisation
Cas général
Nous souhaitons balayer périodiquement (période T) l'espace angulaire azimutal avec un secteur angulaire ayant une atténuation de A dB. Nous disposons d'un réseau d'antennes RM comportant M (≥ 2) éléments antennaires. La géométrie du réseau est linéaire, c'est-à-dire que tous ses éléments constitutifs sont disposés à intervalles réguliers d sur un segment de longueur (M - 1)d) et l'élément de référence est l'élément indicé par 1 situé à l'extrémité droite du segment représenté sur la figure. Nous avons considéré cette géométrie de préférence à une autre géométrie (circulaire par exemple) en raison de la facilité avec laquelle elle permet de traiter le cas particulier qui nous intéresse in fine : M = 2.
La signature spatiale du signal incident x dont la direction d'arrivée est φ (t) est donnée par :
Figure imgf000019_0004
Figure imgf000020_0001
Où : λ et K désignent respectivement la longueur d'onde et le nombre d'onde du signal incident.
La différence de marche entre l'élément de référence 1 et l'élément m est donnée par :
Figure imgf000020_0004
Nous supposerons pour simplifier que les éléments antennaires constituant le réseau d'antennes sont assimilables à des points dont le diagramme de rayonnement est isotrope.
La signature spatiale s'écrit alors :
Figure imgf000020_0005
L'espace angulaire étant balayé périodiquement, nous avons : De ce fait, si nous subdivisons le temps t en intervalles temporels élémentaires de durée T = T/N, il suffit de calculer une fois pour toutes et d'enregistrer en mémoire une séquence de N jeux de poids pour opérer continuellement, en la répétant indéfiniment, un balayage angulaire de résolution
Figure imgf000020_0006
Nous remplacerons donc s(t) par s(nt) dans la suite.
Le jeu de poids qu'il convient d'utiliser afin de créer un secteur d'atténuation
Figure imgf000020_0007
causant une atténuation de Ak dB dans la direction supposée de la source incidente d'azimut φ (nt) visée est calculé comme suit :
Nous formons la matrice rectangulaire de dimensions 2 x M suivante :
Figure imgf000020_0002
Nous formons la matrice carrée de dimensions 2 x 2 suivante :
Figure imgf000020_0003
Nous calculons la matrice rectangulaire de dimensions 2 x M suivante : N = AMM Nous calculons le pseudo-inverse de Moore-Penrose de N :
Figure imgf000021_0001
Dans notre cas, le calcul formel donne :
Figure imgf000021_0002
R(Z) désigne la partie réelle de Z désigne l'opération « conjugué »
Figure imgf000021_0005
Le jeu de poids cherché est donné par :
Figure imgf000021_0003
Dans notre cas, le jeu de poids cherché est donné par :
Figure imgf000021_0004
Cas particulier
Dans un cas particulier, le réseau d'antennes comporte M = 2 éléments antennaires. Dans ce cas, le jeu de poids cherché pour projeter un secteur angulaire causant une atténuation de A dB dans la direction d'angle azimutal φ (nt) est donné par :
Figure imgf000022_0001
Où :
Figure imgf000022_0002

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé comprenant des étapes de :
- filtrage spatial (104, 204) causant une atténuation de puissance de signaux radio reçus par un système d'antennes dans un secteur angulaire (A), le filtrage spatial étant adapté pour que l'atténuation n'interrompe pas la poursuite, par un récepteur GNSS couplé au système d'antennes, d'un signal radio reçu par le système d'antennes dans une direction quelconque,
- détection (106, 206, 210) qu'un signal radio est reçu par le système d'antennes pendant que le secteur angulaire (A) inclut une direction pointant vers un satellite (S1 ) faisant partie d'une constellation de satellites de positionnement, que le signal radio reçu ne subit pas l'atténuation causée par le filtrage spatial, et que le signal radio reçu se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite (S1 ),
- suite à la détection, mise en oeuvre d'un traitement (112, 114, 212, 214) faisant l'hypothèse que le système d'antennes est victime d'un leurrage.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la détection est répétée pour plusieurs satellites faisant partie de la constellation.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le traitement comprend des étapes de
- détection (110, 208, 210) qu'un deuxième signal se présentant comme un signal de positionnement émanant d'un satellite faisant partie de la constellation subit une atténuation causée par le filtrage spatial pendant que le secteur angulaire n'inclut aucune direction pointant vers un quelconque satellite de la constellation,
- identification (112, 212) d'une direction incluse dans le secteur angulaire pendant la détection comme une direction pointant vers un émetteur à l'origine du leurrage.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le traitement comprend des étapes de
- détection (110, 208, 210) que des deuxièmes signaux se présentant respectivement comme des signaux de positionnement émanant de satellites différents faisant partie de la constellation subissent simultanément l'atténuation causée par le filtrage spatial pendant que le secteur angulaire n'inclut aucune direction pointant vers un quelconque satellite de la constellation,
- identification (112, 212) d'une direction incluse dans le secteur angulaire pendant la détection comme une direction pointant vers un brouilleur.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le système d'antennes est dans un porteur mobile, et le traitement comprend une étape de :
- filtrage spatial de sorte à maintenir la direction identifiée dans le secteur angulaire pendant un déplacement du porteur mobile.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant des étapes de :
- détermination de la direction pointant vers le satellite avant la mise en oeuvre du filtrage spatial,
- commande du système d'antennes sur la base de la direction déterminée, de sorte à orienter le secteur angulaire dans la direction déterminée.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant des étapes de :
- commande du système d'antennes de sorte à déplacer le secteur angulaire en rotation, le secteur angulaire occupant une succession d'orientations au cours du déplacement en rotation,
- au cours du déplacement en rotation, détection que le secteur angulaire (À) inclut la direction pointant vers le satellite.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant une étape de détermination de la direction pointant vers le satellite à partir d'une attitude d'un porteur comprenant le système d'antennes, l'attitude étant déterminée sur la base de données fournies par une centrale inertielle.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le système d'antennes comprend au moins trois antennes planaires.
10. Dispositif (2) comprenant :
- un système d'antennes (4) configuré pour appliquer un filtrage spatial causant une atténuation de puissance de signaux radio reçus par le système d'antennes (4) dans un secteur angulaire (À), le filtrage spatial étant adapté pour que l'atténuation n'interrompe pas la poursuite, par un récepteur GNSS couplé au système d'antennes, d'un signal radio reçu par le système d'antennes dans une direction quelconque,
- un module de détection (10) configuré pour :
- détecter qu'un signal radio est reçu par le système d'antennes (4) pendant que le secteur angulaire (À) inclut une direction pointant vers un satellite (S1 ) faisant partie d'une constellation de satellites de positionnement, que le signal radio reçu ne subit pas l'atténuation causée par le filtrage spatial, que le signal radio reçu se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite (S1 ), et
- suite à la détection, mettre en oeuvre un traitement faisant l'hypothèse que le système d'antennes (4) est victime d'un leurrage.
11. Porteur (1 ) mobile, par exemple un aéronef, comprenant le dispositif (2) selon la revendication 10.
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