Les opérateurs de la Méditerranée orientale, de la mer Noire, des régions baltes, de la Pologne et de certaines parties de la Scandinavie sont confrontés à un défi majeur : le brouillage important du GNSS. Ce brouillage ne perturbe pas seulement la sécurité de la navigation maritime et aérienne militaire et civile, mais constitue également une menace importante pour celle-ci, soulignant la dépendance moderne à l’égard de données GNSS précises, comparable à la dépendance de Christophe Colomb à l’égard de sa boussole. Il n’est pas possible d’interrompre les opérations et le contournement du brouillage entraîne des coûts élevés. Les opérateurs doivent donc se tourner vers des technologies avancées qui offrent une protection électronique, des capacités d’identification du brouillage et une géolocalisation précise des sources de brouillage.
- GNSS et GPS : Quelle est la différence ? Vue d’ensemble
- Comment fonctionne le brouillage du GPS ?
- Où les signaux GPS sont-ils le plus fortement brouillés ?
- Les techniques de protection électronique peuvent-elles atténuer le brouillage du GPS ?
- Quelles sont les chances de rencontrer un brouillage ?
GNSS et GPS : Quelle est la différence ? Vue d’ensemble
Le GPS, la constellation de satellites GNSS la plus connue, utilise un réseau de satellites pour envoyer des signaux aux récepteurs terrestres. Ces signaux, transmis dans les bandes de fréquences L1, L2 et L5, contiennent des données de synchronisation à haute résolution, essentielles pour déterminer les coordonnées exactes d’un lieu. La triangulation, qui utilise les signaux d’au moins quatre satellites, permet au récepteur GPS de calculer sa position avec précision. Toutefois, ces signaux satellitaires, qui parcourent de grandes distances, arrivent sur Terre affaiblis, ce qui les rend sensibles aux interférences. D’autres systèmes GNSS, tels que Galileo de l’UE, GLONASS de la Russie, Beidou de la Chine, QZSS du Japon et IRNSS de l’Inde, coexistent avec le GPS et offrent d’autres solutions de navigation.
Comment fonctionne le brouillage du GPS ?
Le brouillage du GPS est une forme d’interférence attribuée où les adversaires perturbent intentionnellement la communication. Le mécanisme de base consiste à interrompre les signaux transmis par les satellites GPS. Les signaux GPS étant très faibles lorsqu’ils atteignent le récepteur, ils sont susceptibles d’être brouillés. Un oscillateur génère un signal de radiofréquence à la même fréquence que celle utilisée par les appareils GPS. Ce signal, après avoir été amplifié jusqu’à un niveau permettant de neutraliser les signaux GPS dans une plage spécifique, est ensuite transmis via une antenne. La possibilité de réglage de l’amplificateur offre une certaine flexibilité en termes de portée opérationnelle du brouilleur. Les interférences transmises réduisent effectivement le rapport signal/bruit au niveau du récepteur GPS, ce qui rend difficile, voire impossible, pour l’appareil de distinguer les signaux GPS réels parmi le bruit de fond.
Le brouillage du GPS perturbe la réception du signal GPS en utilisant deux méthodes principales : le blocage et l’usurpation. Les méthodes de blocage, y compris le brouillage à ondes continues (CW) et à bande étroite, empêchent les récepteurs de traiter les signaux entrants. Dans le cas du brouillage par ondes entretenues, un dispositif émet en continu une fréquence unique ou une bande de fréquence étroite, inondant les récepteurs de signaux non modulés. Le brouillage à bande étroite, quant à lui, cible des fréquences GPS spécifiques avec des plages précises de 2 MHz, minimisant ainsi la perturbation des fréquences non ciblées. L’usurpation d’identité, autre technique de brouillage, fait appel à des méthodes de modulation pour tromper les récepteurs GPS. Au cœur de toutes les opérations de brouillage se trouve le circuit de contrôle, qui supervise les différents composants, ajustant la fréquence de l’oscillateur et la puissance de l’amplificateur afin de régler précisément le brouilleur en fonction de besoins spécifiques.
Les techniques de modulation utilisent des signaux qui ressemblent aux données GPS réelles, ce qui brouille le GPS et rend difficile la distinction entre les vraies et les fausses informations. Ces méthodes comprennent l’usurpation d’identité (spoofing), où de fausses localisations trompent les appareils GPS, et les interférences complexes, qui perturbent la capacité des récepteurs GPS à se verrouiller sur le bon signal satellite. Contrairement aux techniques basées sur le bruit qui submergent le GPS, la modulation repose sur la transmission de signaux trompeurs mais convaincants.
Où les signaux GPS sont-ils le plus fortement brouillés ?
Le brouillage du GPS s’est intensifié à l’échelle mondiale depuis 2016, la Corée du Sud, le canal de Suez, Chypre et Israël figurant parmi les régions les plus touchées à la fin des années 2010. En 2024, la situation s’est intensifiée, en particulier dans l’est de la Méditerranée, la mer Noire, certaines parties de la Baltique, la Pologne et la Scandinavie, qui sont devenues les zones les plus brouillées au monde. Pour visualiser les niveaux d’interférence, un site web à source ouverte appelé GPSjam utilise les signaux ADS-B transmis par les avions. La gravité du brouillage est estimée sur la base de ces signaux, ce qui permet d’obtenir une image claire des zones touchées. L’image de mars 2024, disponible sur GPSjam, illustre les différents degrés d’interférence GPS : le rouge indique une interférence élevée, le jaune une interférence moyenne et le vert une interférence faible. Il est à noter que les données pour les autres régions ne sont pas encore disponibles.
Les solutions de remplacement du GPS sont désormais essentielles, car GPSjam signale une augmentation des perturbations du GPS, qui affectent le transport maritime, l’aviation et les infrastructures essentielles. Cette tendance inquiète les assureurs, les agences et les gouvernements. Pour s’adapter, les capitaines de navire reviennent à la navigation traditionnelle, les pilotes adoptent des systèmes de référence inertiels et les militaires se diversifient avec des solutions de positionnement, de navigation et de synchronisation assurés (A-PNT). Cette évolution souligne la nécessité de disposer d’alternatives fiables au GPS pour maintenir l’intégrité de la navigation mondiale.
GPSjam, bien qu’efficace pour mettre en lumière les problèmes du domaine public, n’offre aucun soutien à ceux qui sont touchés par le brouillage du GPS. Il s’agit notamment des forces militaires dont le positionnement, la navigation et la synchronisation (PNT) ne sont pas assurés, comme les systèmes logistiques, médicaux, aériens et de communication. Les opérateurs de systèmes sans pilote (UAV, USV et UGV), ainsi que les navires et les aéronefs se trouvant dans les zones de brouillage du GPS, en pâtissent également. Les ports et aéroports civils essentiels situés à proximité sont également vulnérables. Toutefois, les victimes ne doivent pas se contenter d’éviter ces zones. Elles peuvent être proactives en mettant en place des protections électroniques contre le brouillage du GPS, en procédant à des évaluations des risques de brouillage avant la mission, voire en géolocalisant le brouilleur lui-même, en relayant sa position aux forces militaires ou de police.
Les techniques de protection électronique peuvent-elles atténuer le brouillage du GPS ?
Pour contrer efficacement le brouillage du GPS, les antennes à schéma de réception contrôlé (CRPA) constituent une alternative viable aux antennes GNSS standard. Ces antennes à réseau phasé sont conçues pour façonner leurs faisceaux de réception de signaux, minimisant ainsi l’impact perturbateur des signaux de brouillage tout en optimisant la qualité de réception des signaux des satellites GPS. Lorsque des interférences GPS sont détectées, les antennes de l’ACRP orientent astucieusement leurs faisceaux vers les satellites, ignorant ainsi les signaux de brouillage. Ce résultat est obtenu grâce à la formation adaptative de faisceaux, où le diagramme de l’antenne s’ajuste dynamiquement en direction des satellites GPS et à l’écart des sources de brouillage. Cette technologie permet non seulement d’orienter le faisceau de manière à améliorer les signaux GPS, mais aussi de créer des zones de sensibilité minimale ailleurs, ce qui réduit encore les interférences. Pour les applications critiques telles que la surveillance du spectre et la géolocalisation, l’intégration du CRPA avec les nœuds RFeye de CRFS minimise considérablement le risque de brouillage du GPS, garantissant ainsi des performances GPS ininterrompues et précises.
La technologie Beamforming améliore la réception GPS en augmentant le rapport signal/bruit, ce qui se traduit par des performances plus fortes et plus fiables, même dans les zones à forte activité de brouillage. Cette avancée est obtenue grâce à des antennes directionnelles qui se concentrent sur les signaux satellites authentiques et maintiennent un lien puissant avec eux, ce qui améliore la fonctionnalité du GPS. En augmentant le gain de l’antenne et en minimisant simultanément le gain pour les signaux provenant d’autres directions, le récepteur devient plus apte à capturer les signaux satellites tout en filtrant les bruits indésirables. En outre, des techniques d’orientation du signal nul sont employées pour manipuler le réseau d’antennes et créer une zone de réception de signaux considérablement réduite. Pour ce faire, des interférences constructives sont générées afin d’amplifier les signaux GPS souhaités, tandis que des interférences destructives sont induites afin de neutraliser les interférences de brouillage. Ces innovations contribuent collectivement à une expérience GPS plus robuste et plus fiable, même dans des environnements difficiles.
Quelles sont les chances de rencontrer un brouillage ?
L’évaluation de la probabilité de brouillage implique un processus méticuleux qui va au-delà d’une détermination rapide. Elle exige la détection des signaux de brouillage et leur intégration ultérieure à diverses données de renseignement. Dans un premier temps, la localisation de la présence du brouilleur dans le spectre constitue une étape primordiale, qui précède l’utilisation d’autres modalités de renseignement telles que l’ELINT, l’IMINT ou le COMINT. Les nœuds RFeye, équipés d’un indicateur de brouillage du chipset u-blox, émettent une valeur numérique allant de 0 à 256, indiquant l’intensité du brouillage. Cette valeur est ensuite convertie en pourcentage par le gestionnaire de mission RFeye du CRFS, un logiciel avancé de gestion du spectre. Cette conversion facilite la représentation visuelle sur un graphique, montrant le pourcentage de probabilité de brouillage au fil du temps, aidant ainsi à une évaluation complète du brouillage.