Tests de brouillage et d’espionnage GNSS/GPS en conditions réelles : Un guide

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Améliorez la résistance des récepteurs aux interférences RF grâce à notre brouilleur de signaux avancé, qui fait passer la technologie au niveau supérieur.

Qu’est-ce que le brouillage et l’usurpation d’identité GNSS/GPS et comment fonctionnent-ils ?

Dans le domaine de la technologie numérique, les progrès s’accompagnent souvent de nouvelles menaces. Les signaux GNSS/GPS, en particulier, sont vulnérables aux interférences. Ces perturbations peuvent se manifester sous deux formes principales : le brouillage et l’usurpation d’identité. Le brouillage se produit lorsque des sources externes interrompent les fréquences, faisant perdre aux récepteurs des informations cruciales sur leur position. L’usurpation, une menace plus trompeuse, implique la transmission de signaux GNSS/GPS contrefaits. Ces faux signaux induisent les récepteurs en erreur et présentent aux utilisateurs des positions ou des données temporelles inexactes. Le brouillage et l’usurpation présentent tous deux des risques importants pour la fiabilité et la sécurité des systèmes GNSS/GPS, ce qui souligne la nécessité de mettre en place des contre-mesures robustes.

Quelle est l’efficacité des brouilleurs GNSS/GPS lors des essais sur le terrain ?

Ces dernières années, les attaques de brouillage et d’usurpation des signaux GNSS/GPS sont devenues de plus en plus courantes, ce qui a renforcé le besoin de solutions anti-brouillage et anti-spoofing robustes. Bien que les experts aient évalué ces fonctionnalités dans des environnements de laboratoire contrôlés depuis plus d’une décennie, ces tests ne peuvent pas refléter entièrement le comportement du récepteur lors d’attaques réelles. C’est pourquoi les vérifications sur le terrain sont essentielles pour compléter les résultats obtenus en laboratoire. En effectuant des tests en extérieur, nous pouvons identifier les caractéristiques des signaux de brouillage et d’usurpation typiques dans un environnement d’utilisateur réel, vérifier les capacités du récepteur à résister à ces attaques et obtenir des informations sur le comportement dynamique des récepteurs en présence de brouillage et d’usurpation d’identité. Cette approche holistique garantit une évaluation complète et des stratégies d’atténuation efficaces contre les menaces GNSS/GPS.

Les ingénieurs sont confrontés à un défi unique lorsqu’ils passent du laboratoire à la route, en raison des protections strictes des bandes de fréquences GNSS. La diffusion de signaux RF dans ces bandes est généralement interdite et nécessite une autorisation spéciale des autorités. Ce défi a conduit à des solutions innovantes, telles que le récent test de brouillage 2022 organisé par les autorités norvégiennes, marquant le deuxième test de ce type sur le terrain. Cet événement est une occasion précieuse pour les fabricants de GNSS et les fournisseurs de technologies de toute l’Europe de tester leurs produits dans un environnement réel, d’identifier les lacunes et d’améliorer la résilience du récepteur. Grâce à ces efforts, l’industrie peut continuer à évoluer, en s’attaquant aux complexités des protections des bandes de fréquences GNSS tout en garantissant la fiabilité et la performance de leurs technologies.

 Conseils pour un test rapide ?

Se lançant dans une entreprise unique, un groupe d’experts, en collaboration avec les autorités norvégiennes, s’est aventuré sur la côte septentrionale de la Norvège pour réaliser le Jammertest 2022. Cette initiative visait à évaluer la résistance des systèmes GNSS/GPS au brouillage et à l’usurpation d’identité dans des conditions atmosphériques normales. Pendant une semaine, plus d’une centaine de participants se sont réunis pour soumettre leur équipement à des tests rigoureux dans le cadre de scénarios de brouillage et d’usurpation intenses.

Les évaluations se sont déroulées sur différentes routes et dans différentes conditions météorologiques, simulant ainsi les défis du monde réel. En particulier, trois zones d’essai principales ont été établies : une zone de brouillage élevé et deux zones de brouillage à faible effet, chacune conçue pour perturber des bandes de fréquences spécifiques. Cette approche globale a permis un examen approfondi des performances des systèmes dans différents environnements.

Si la plupart des brouilleurs de signaux GNSS/GPS proviennent de l’autorité norvégienne des communications et de la police, certains ont été achetés en ligne, bien qu’ils ne soient pas destinés à une utilisation généralisée. Cette diversité d’équipements a permis d’enrichir le processus de test, en offrant une perspective plus large sur les vulnérabilités et les capacités des systèmes.

Au cours de cette semaine d’expérimentation, les experts ont mené une série complète de tests axés sur deux catégories principales : les scénarios de brouillage et les scénarios d’usurpation d’identité. Les tests de brouillage ont porté sur deux groupes distincts : un brouilleur à effet élevé utilisant des signaux de brouillage CW et PRN (modulés en BPSK), et des brouilleurs à faible effet, en particulier le type de balayage à large bande. En ce qui concerne les tests d’usurpation d’identité, les experts ont examiné deux types d’attaques : les attaques de base et les attaques avancées. Les attaques de base consistent à usurper les signaux du satellite L1 C/A en évaluant une position et une heure données, tandis que les attaques avancées impliquent des signaux d’usurpation synchronisés en plein air du GPS L1 dans des cadres temporels variables, y compris des conditions de pas de temps, de pas de fréquence ou de fausse seconde intercalaire. Le tableau ci-dessous présente les différents types de tests et leurs spécifications. Au cours des tests, les experts ont utilisé un brouilleur de signaux GNSS, effectuant des brouillages à faible et à fort effet à l’intérieur et à l’extérieur de la voiture (monobande, bibande et multibande). Tous les tests statistiques généraux ont également été effectués afin de garantir une collecte et une analyse complètes des données.

Faites l’expérience de tests complets de brouillage de signaux grâce à notre équipement haute performance. Nous procédons à des évaluations rigoureuses de la montée en puissance, en testant divers types de signaux et bandes de fréquences, notamment L1, G1, L2 et L5. Notre processus implique une montée en puissance précise de 2nW à 20 W EIRP, offrant une plage dynamique remarquable de 100 dB. Chaque rampe est méticuleusement ajustée par incréments de 2 dB, d’abord en montant puis en descendant. Équipé d’une antenne directionnelle (polarisation circulaire droite), nous assurons une couverture complète. Les tests se déroulent en plusieurs phases : La rampe 1 se concentre sur L1 avec des signaux CW, la rampe 2 explore L1 avec PRN, la rampe 3 s’étend pour inclure L1, G1, L2, L5 avec CW, et la rampe 4 incorpore L1, G1, L2, L5 avec PRN. Ces tests progressifs sont complétés par des sessions de brouillage de longue durée, utilisant un brouilleur de signaux GNSS à haut effet à 20 W. Nous nous aventurons également dans des bandes et des combinaisons qui n’ont pas été abordées initialement, telles que B1l, G2 et E5b. Pour garantir l’applicabilité dans le monde réel, nous effectuons des tests de conduite sur des routes équipées de brouilleurs statiques à effet élevé et à effet faible. Cela inclut la conduite sous brouillage continu à effet élevé à 5W ou moins, et des scénarios avec un brouilleur placé à l’intérieur ou à proximité du véhicule. Nous simulons même une configuration de convoi avec un brouilleur placé dans le véhicule intermédiaire. Enfin, nous créons un « terrain de jeu du brouilleur » pour des essais et des évaluations complets sur le terrain. Découvrez tout le potentiel de nos solutions de brouillage de signaux grâce à notre approche d’essai complète et systématique.

Explorez les effets du brouillage dynamique des signaux dans des scénarios de conduite réels. Nos tests complets incluent des brouilleurs placés à l’intérieur de véhicules en mouvement, simulant des rencontres avec d’autres voitures brouillées, et des véhicules stationnaires équipés de brouilleurs alors que d’autres passent. Découvrez l’impact sur la réception GPS dans différentes situations de conduite. Plongez dans notre « terrain de jeu des brouilleurs » pour une gamme encore plus large d’expériences. Mais ce n’est pas tout : nous étudions également les attaques par usurpation d’identité, combinées au brouillage, afin d’évaluer leur menace combinée. Nous couvrons tout le spectre, de l’usurpation de base de L1 C/A, en manipulant les données de position et de temps, aux attaques plus complexes ciblant les signaux GPS L1 CA et Galileo E1. Observez l’usurpation synchronisée multi-constellations et comprenez ses implications sur les systèmes de navigation. Notre recherche est votre guide dans le monde complexe du brouillage et de l’usurpation de signaux.

Découvrez des idées innovantes en matière de tests et de démonstrations avec des informations de synchronisation de signaux usurpés. Explorez de nouveaux concepts de test dérivés des sessions d’experts précédentes. Nos évaluations complètes comprennent des essais CW et PRN (BPSK), menés deux fois pour garantir la fiabilité. Assister à une session d’essais en vrac à Grunnvatn, initialement sans brouilleurs, afin d’évaluer les performances de base. Étendez la portée de la conduite aux environs de Bleikii pour une évaluation plus large. Confirmer la polyvalence du système en conduisant partout, en simulant les conditions du monde réel. Ces évaluations rigoureuses garantissent l’efficacité et la fiabilité de nos solutions de brouillage des signaux.

 Résultats trouvés ?

En surmontant des obstacles tels que la synchronisation des signaux pendant les activités d’enregistrement, la conduite dans ces conditions a permis de mieux comprendre le comportement du récepteur pendant le brouillage et l’usurpation d’identité. Les principales observations tirées de cette semaine d’expérimentation sont les suivantes : Premièrement, le récepteur fait preuve de robustesse grâce aux techniques de traitement et d’atténuation des signaux, ce qui améliore la disponibilité de la position et de l’heure. Deuxièmement, la contribution la plus importante à la disponibilité de la position et de l’heure provient du traitement de plusieurs bandes de fréquences et des données des capteurs. Plus précisément, lorsqu’un récepteur monofréquence avec données de capteur (DR) perd des signaux GNSS, il peut toujours fournir la position et l’heure par l’intermédiaire du DR. De même, lorsqu’un récepteur multifréquence perd les signaux d’une bande brouillée, il peut continuer à fournir des signaux GNSS basés sur une seconde fréquence. Le graphique suivant illustre un scénario de brouillage à long terme avec un brouilleur de signaux GNSS à effet élevé (20 W) sur la bande L1.

Pendant la campagne d’essai, les véhicules ont suivi des trajectoires à travers le village de Bleik dans un espace ouvert pour recueillir des données. Dans ce cas, ils se sont d’abord rapprochés du brouilleur, puis s’en sont éloignés. Le graphique illustre le nombre de signaux par bande de fréquence utilisés pour estimer la position, la vitesse et la résolution temporelle. Une réduction notable du nombre de signaux correspond à la puissance de brouillage reçue, principalement influencée par la distance par rapport au brouilleur. À proximité de la source de brouillage, aucun signal de la bande L1 n’est détectable. La réception de la bande L2 subit des interférences substantielles, en particulier à une puissance de transmission de 20W. Il est remarquable que, même dans ce scénario, le récepteur puisse détecter au moins quatre signaux, ce qui permet d’obtenir des solutions précises en matière de position, de vitesse et de temps. Il convient de noter que dans la plupart des situations, les interférences ne compromettent pas de manière significative la précision de la position et de l’heure, même en cas de brouillage à fort impact, sans parler du brouillage fondamental.

Le récepteur ZED-F9P conserve une précision impressionnante, même en cas de brouillage des signaux. Lorsque les signaux GNSS/GPS L1 sont perdus à cause du brouillage, le récepteur passe en toute transparence aux signaux L2 pour la navigation. Cela garantit des performances fiables, avec une précision acceptable d’environ 6 m (comparable à la largeur d’une rue) pendant les sessions de brouillage. Sa conception robuste en fait un choix fiable pour une navigation cohérente et précise dans des environnements difficiles.

Êtes-vous sûr de vouloir partir ?

Le récent exercice, avec ses spécifications et ses délais précis, a permis aux participants d’évaluer le comportement des récepteurs en cas de brouillage et d’usurpation d’identité dans des conditions réalistes. Les développeurs de technologies ont ainsi pu bénéficier d’informations précieuses. Pour u-blox, c’était l’occasion idéale d’évaluer la résilience des récepteurs GNSS actuels dans un environnement réel. En outre, nous avons obtenu des informations cruciales pour améliorer la sécurité des futurs appareils, un aspect auquel l’entreprise est très attachée. Bien entendu, tout cela n’aurait pas été possible sans le soutien de l’Administration norvégienne des routes publiques, de l’Autorité norvégienne des communications et de l’Établissement norvégien de recherche pour la défense ; leurs efforts sont fondamentaux et grandement appréciés.