1. RÉDUCTION DES INTERFÉRENCES DANS LES RÉCEPTEURS GNSS
Alexis D. Sanou René Jr. Landry
Do-Alexis.Sanou@lassena.etsmtl.ca ReneJr.Landry@etsmtl.ca
Département de génie électrique
LASSENA (Laboratoire Spécialisé en Systèmes Embarqués, Navigation et Avionique )
PROBLÉMATIQUE BROUILLEURS GNSS TECHNIQUE D’ANTIBROUILLAGE FADP
Contexte : depuis une décennie, les technologies de géopositionnement et de Brouillage accidentel : Technique FADP (Frequency Amplitude Domain Processing) :
navigation par satellite (GNSS) se développent rapidement et investissent nos Plusieurs équipements électroniques sont à l’origine du brouillage des signaux À la différence du filtre ADP, le filtre FADP traite le signal mixte dans le
sociétés jusqu'à affecter nos habitudes de vie. Ainsi, les services du GNSS se GNSS, car ils diffusent des signaux de plus forte puissance que le signal domaine des fréquences, car il se révèle plus efficace face à un nombre
retrouvent dans une multitude de domaines : radionavigation, aviation, drones, GNSS [3]. croissant de brouilleurs [5].
surveillance environnement, construction, télécommunications, agriculture de
précision, transports intelligents, télémédecine, etc.
But primaire du GNSS : obtenir une interopérabilité entre les principaux
systèmes de géopositionnement et de navigation par satellite (GPS, Glonass,
Galileo, Compass, QZSS, IRNS, etc.) en vue d'apporter des mesures
d'estimation de position, de vitesse et d'heure à un récepteur - utilisateur.
Effets du brouillage GNSS : Le GNSS demeure une technologie vulnérable
aux défaillances de systèmes, aux aléas ionosphériques et surtout.... au
brouillage. Le brouillage du GNSS impacte toutes les infrastructures cruciales
d’une société sous plusieurs formes: accidentel ou délibéré, militaire ou civil : Figure 8 : modèle du filtre FADP
déni d’accès au service - interruption du service - diffusion d’information erronée – confusion
chez l’adversaire - piratage ou sabotage de data sensible - etc. Modèle Matlab/Simulink® du filtre FADP : implémentation de blocs FFT
OBJECTIFS
Intérêt du projet : le développement de technologies d'antibrouillage revêt un Figure 3 : Sources radiofréquences de brouillage du GNSS
grand intérêt pour les gouvernement, les scientifiques, l’armée, l’industrie du
GNSS, sociétés (aviation, banques, transport, urgences, agriculture, etc.).
Brouillage intentionnel :
But primaire du projet : Ce projet vise à renforcer la robustesse des Ce type de brouillage est le plus nocif, car le signal brouilleur est généré dans
récepteurs GNSS face aux brouilleurs. La tâche consiste donc à étudier et à l’intention d’empêcher le récepteur de traquer ou de recevoir le signal GNSS
concevoir de nouvelles méthodes de traitement des signaux brouilleurs. (cas de Jamming), de fournir des mesures erronées (cas de Spoofing), ou de
Conception de filtres d’antibrouillage : on privilégie les techniques de rétrodiffuser un « faux » signal GNSS (cas de meaconing). Figure 9 : modèle Simulink du filtre ADP
traitement du signal par filtrage transversal adaptatif avec le développement
sur Matlab/Simulink ® de trois filtres de précorrélation que sont le filtre Résultats du filtre FADP : rejection des brouilleurs CWI, Chirp et PWI
adaptatif dit « à encoche » (ANF, Adaptive Notch Filtering), le filtre de
traitement du domaine des amplitudes (ADP, Amplitude Domain Processing) et
le filtre domaines des fréquences (FADP, Frequency ADP).
Méthodologie : la portée des travaux réalisés couvre la revue technologique,
la conception algorithmique et la validation des mesures par simulation.
L'enjeu futur de ce projet sera d'exporter ces innovations dans un composant
FPGA et de l'intégrer dans un récepteur GNSS expérimental.
Objectif secondaire du projet : Parallèlement, ce projet poursuit plusieurs Figure 10 : Performances du filtre FADP
autres objectifs que sont l'étude de tous les brouilleurs SATCOM et l'analyse
de différentes stratégies de mitigations de ces brouilleurs [1].
Figure 4 : Brouilleurs portables de signaux GNSS
TECHNIQUE D’ANTIBROUILLAGE ANF
Technique ANF (Adaptive Notch Filtering):
GNSS Ce traitement numérique par filtre dit «à encoche» atténue les brouilleurs à
TECHNIQUE D’ ANTIBROUILLAGE ADP bande étroite tout en préservant la densité spectrale de puissance du signal
GNSS [6,7].
Sa signification : GNSS (Global Navigation Satellite System) est un terme
générique utilisé communément pour désigner l'ensemble de différents Technique ADP (Amplitude Domain Processing) :
systèmes de datation, de géopositionnement et de navigation par satellites. Ce traitement numérique exploite les propriétés statistiques de la fonction de
Son rôle : fournir des mesures d'estimation de position, de vitesse et d'heure densité de probabilité de l’amplitude du signal mixte reçu (signal utile +
à un récepteur-utilisateur par le concept de trilatération. brouilleur + bruit thermique) pour discriminer et rejeter les brouilleurs [4].
Figure 11 : Concept du filtre adaptatif à encoche (ANF) dans le récepteur GNSS
Figure 5 : modèle du filtre ADP
Modèle Matlab/Simulink® du filtre ADP
Figure 1 : Fonctionnement et structure d’un système GNSS
Figure 12 : Modèles Simulink du filtre à encoche adaptatif (ANF)
Sa constellation : elle consiste en une multitude de systèmes et de satellites.
Systèmes mondiaux : (États-Unis, 1970-), Glonass (Russie, 1982-), Galileo (Union
Européenne, 2006-), Compass (Chine, 2010-). CONCLUSION
Systèmes complémentaires : EGNOS, WAAS, QZSS (Japon), IRNSS (Inde), GBAS, etc.
La stratégie de mitigation du brouillage GNSS par filtrage adaptatif repose sur
deux éléments essentiels.
• D'une part, les filtres adaptatifs sont très performances face aux brouilleurs
à large bande.
• D'autre part, ces filtres peuvent être intégrés dans des récepteurs de faible
de puissance et de petite taille.
Cependant, les filtres ADP, FADP et ANF sont limités face à des brouilleurs ne
Figure 6 : modèle Simulink du filtre ADP
disposant pas une structure prédictive de signal. C'est pourquoi, nous
travaillerons dans le futur sur une caractérisation temps-réel des brouilleurs
les plus nocifs du GNSS et sur une intégration FPGA de ces innovations.
Résultats du filtre ADP : rejection de brouilleurs PWI
RÉFÉRENCES
[1]. Alexis D. Sanou, R. Landry, « Analysis of GNSS Interference Impact on Society and Evaluation of Spectrum Protection Strategies », Positioning, 2012.
[2]. GSA, « GNSS Market Report Issue », 2012.
[3]. R.J. Landry, A. Renard, « Analysis of potential interference sources and assessment of present solutions for GPS/GNSS receivers»,
St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, 1997.
[4]. R. AbiMoussa, R.J. Landry, « Anti-jamming solution to narrowband CDMA interference problem », Canadian Conference on Electrical and
Figure 2 : Multitude d’applications Computer Engineering, vol. 2, 2000, pp. 1057–1062.
[5]. R. Landry, P. Boutin and A. Constantinescu, « New anti-jamming technique for GPS and GALILEO receivers using adaptive FADP filter », 2006.
[6]. V. Calmettes, F. Pradeilles, and M. Bousquet, « Study and comparison of interference mitigation techniques for GPS receiver »,
Le GNSS est intégré dans une multitude d’applications, dans toutes les ION GPS, Salt Lake City, UT, September 2001.
infrastructures critiques de notre société et devrait s’élever à 1 milliard [7]. W. Ma, W-L. Mao, F-R. Chang, « Design of Adaptive All-Pass Based Notch Filter For Narrowband Anti-Jamming GPS System »,
Proceedings of 2005 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems.
d’équipements en 2020 [2]. Figure 7 : performance du filtre ADP sur brouilleurs PWI
© Laboratoire Spécialisé en Systèmes Embarqués, Navigation et Avionique(LASSENA), 2013