Le Centre allemand pour l’aéronautique et l’astronautique, DLR, a développé un prototype de récepteur GNSS résistant aux interférences, conçu pour maintenir les services de positionnement et de synchronisation lorsque les signaux de navigation par satellite sont perturbés par du brouillage, du spoofing ou d’autres interférences radiofréquences.
Baptisé GALANT, le système a été développé par l’Institut des communications et de la navigation du DLR. Il utilise un réseau adaptatif d’antennes à éléments multiples au lieu de s’appuyer sur une antenne GNSS conventionnelle unique. Sa principale capacité repose sur le filtrage spatial : le récepteur peut modifier électroniquement son diagramme de réception afin de renforcer les signaux satellites utiles tout en créant des zones de réception nulles dans la direction des émetteurs parasites.
Cette technologie est particulièrement pertinente pour la navigation maritime, où le GPS, Galileo et d’autres constellations GNSS fournissent des données de positionnement et de synchronisation essentielles à la navigation des navires, à la gestion du trafic et aux opérations portuaires. Dans ces environnements, même une source d’interférence relativement localisée peut avoir des conséquences importantes, car les signaux GNSS reçus sur Terre sont naturellement très faibles par rapport aux transmissions radio terrestres situées à proximité.
Réseau adaptatif d’antennes GNSS
GALANT agit sur les interférences avant que le positionnement GNSS conventionnel ne soit véritablement compromis.
Au lieu de considérer tous les signaux arrivant sur l’antenne comme étant également utiles, un réseau d’antennes fournit au récepteur des informations spatiales. En comparant la phase et l’amplitude des signaux reçus par plusieurs éléments d’antenne, le système de traitement peut estimer leur direction d’arrivée et modifier dynamiquement le diagramme de réception global.
Lorsqu’une source d’interférence est détectée, GALANT peut créer une zone nulle dans cette direction tout en maintenant la réception des satellites GNSS situés ailleurs dans le ciel. Selon le DLR, cette approche permet de réduire considérablement l’impact du brouillage et du spoofing sur la disponibilité des données de positionnement et de synchronisation.
Il s’agit d’une différence importante par rapport aux systèmes de détection d’interférences reposant uniquement sur des logiciels. Détecter qu’un signal GNSS est suspect est utile, mais un récepteur spatialement adaptatif peut également supprimer physiquement l’énergie provenant de la direction de la source perturbatrice.
Le concept est étroitement lié à la technologie Controlled Reception Pattern Antenna, ou CRPA, longtemps associée aux systèmes de navigation résilients et qui commence désormais à être utilisée dans des applications civiles et des infrastructures critiques.
Protection contre le brouillage et le spoofing
Le brouillage et le spoofing nécessitent des stratégies de défense différentes.
Un brouilleur cherche généralement à couvrir les très faibles signaux satellites à l’aide d’une énergie radiofréquence beaucoup plus puissante. Le nulling spatial peut réduire cette énergie avant qu’elle ne domine la chaîne de traitement GNSS.
Le spoofing est plus complexe, car le signal indésirable est conçu pour ressembler à une transmission satellite légitime. Un réseau d’antennes apporte alors une couche supplémentaire d’information qu’un récepteur classique ne possède pas : la direction d’arrivée.
Les signaux provenant de véritables satellites GNSS devraient arriver depuis différentes zones du ciel. Un émetteur terrestre de spoofing tentant d’imiter plusieurs satellites peut au contraire générer plusieurs signaux apparemment indépendants provenant d’une même direction physique.
GALANT peut utiliser son réseau d’antennes non seulement pour supprimer les interférences, mais aussi pour estimer la direction depuis laquelle elles proviennent. Selon le DLR, cette capacité peut contribuer à localiser les sources d’interférences et permettre aux autorités chargées de la gestion du trafic de mettre en place des contre-mesures plus ciblées.
Le DLR travaille depuis plusieurs années sur la détection des interférences GNSS à l’aide de réseaux d’antennes. Ses chercheurs ont publié dès 2017 des travaux consacrés à la détection et à la caractérisation des interférences au moyen de réseaux conformes d’antennes GNSS dans des environnements maritimes. Des recherches plus récentes ont également porté sur les méthodes d’étalonnage des réseaux d’antennes utilisés pour le traitement spatial des signaux GNSS.
GALANT atteint le niveau TRL 4-5
Selon le DLR, plusieurs versions du récepteur GALANT ont atteint un niveau de maturité technologique, ou Technology Readiness Level, compris entre 4 et 5.
Cela signifie que la technologie a dépassé le simple stade du concept théorique ou de laboratoire. Le niveau TRL 4 correspond généralement à la validation de composants ou de systèmes dans un environnement de laboratoire, tandis que le niveau TRL 5 implique une validation dans un environnement représentatif.
Le DLR indique que plusieurs versions du récepteur ainsi que différents modèles de réseaux d’antennes développés en interne sont disponibles pour valider la technologie dans des conditions réelles. L’institut a également conçu des réseaux présentant différents niveaux de miniaturisation, un point important si les systèmes de protection de type CRPA doivent à terme passer d’installations spécialisées à des navires commerciaux, des plateformes autonomes ou d’autres applications où l’espace disponible est limité.
CRPA-Guard se rapproche de la commercialisation
L’un des aspects les plus importants du programme GALANT est que la recherche est déjà en train d’évoluer vers un produit commercial.
Le DLR indique qu’une configuration de GALANT fonctionne de manière similaire à un front-end CRPA pouvant remplacer une antenne GNSS conventionnelle tout en continuant à fonctionner avec un récepteur GNSS existant à antenne unique. Cette version est actuellement commercialisée par Lange-Electronic GmbH, une entreprise allemande spécialisée dans les technologies PNT.
Lange-Electronic développe cette technologie sous le nom de CRPA-Guard, un système compact associant un réseau d’antennes CRPA à quatre canaux à un récepteur GNSS intégré compatible RTK. Il effectue un traitement dans les domaines spatial, temporel et fréquentiel afin de détecter et de supprimer en temps réel les signaux de brouillage et de spoofing.
Les spécifications publiées par l’entreprise indiquent que CRPA-Guard utilise une adaptation numérique du diagramme d’antenne, du beamforming et du nulling, et qu’il est conçu pour supprimer jusqu’à trois sources d’interférences simultanées. Le système intègre également des fonctions de détection du brouillage et du spoofing, de détermination de direction, d’analyse multicorrélateur et de surveillance des menaces.
Le récepteur intégré ajoute des capacités de positionnement RTK, tandis que la sortie GNSS protégée permet potentiellement d’installer le dispositif en amont des équipements de navigation existants sans devoir remplacer l’ensemble du système de positionnement situé en aval.
Lange-Electronic a indiqué que la technologie est en train de progresser du niveau TRL 4-5 vers les niveaux TRL 6-7 grâce à de nouvelles phases de développement et à des démonstrations dans des environnements opérationnels représentatifs. L’entreprise prévoit de disposer des premiers prototypes opérationnels de CRPA-Guard au cours de l’année 2026.
Pourquoi GALANT est important
L’aspect le plus intéressant de GALANT n’est pas simplement sa capacité à détecter les interférences GNSS. Un nombre croissant de systèmes de surveillance sont déjà capables d’identifier des conditions radiofréquences anormales.
Sa véritable force réside dans le fait que l’antenne elle-même devient une partie intégrante de l’architecture de sécurité de la navigation.
Un récepteur GNSS conventionnel dispose de relativement peu d’informations sur l’origine spatiale d’une interférence. Un réseau adaptatif ajoute une dimension supplémentaire en permettant au système de séparer les signaux selon leur direction d’arrivée, plutôt que de dépendre uniquement de leur puissance, de leurs caractéristiques de corrélation ou de la cohérence des messages de navigation.
Cela rend cette technologie particulièrement pertinente à mesure que la résilience GNSS cesse d’être une préoccupation réservée aux applications militaires et s’étend au transport commercial, aux ports, aux télécommunications, aux systèmes autonomes et à d’autres infrastructures dépendantes d’un positionnement ou d’une synchronisation précis.
L’architecture front-end développée à partir de GALANT présente également un avantage pratique. Obliger un opérateur à remplacer une installation de navigation complète rendrait l’adoption de solutions PNT résilientes coûteuse et lente. Une unité CRPA capable de fonctionner comme un remplacement protégé d’une antenne conventionnelle pourrait constituer une voie de modernisation beaucoup plus réaliste pour les infrastructures GNSS existantes.
Le principal défi sera désormais de démontrer que les réseaux adaptatifs miniaturisés peuvent assurer une protection constante dans les environnements radiofréquences complexes des installations réelles, où les réflexions, les structures des navires, la présence de plusieurs sources d’interférences et l’évolution de la géométrie des satellites compliquent les scénarios idéalisés de beamforming.
C’est pourquoi le passage du niveau TRL 4-5 à des démonstrations opérationnelles est plus important qu’une nouvelle performance obtenue en laboratoire. Si la technologie parvient à maintenir le suivi des satellites et un positionnement de classe RTK dans des conditions d’interférence réalistes tout en restant compatible avec les récepteurs existants, elle pourrait transformer la technologie CRPA, aujourd’hui spécialisée, en une solution de modernisation concrète pour les utilisateurs civils de GNSS.
À propos du DLR
Le Centre allemand pour l’aéronautique et l’astronautique, ou DLR, est le centre national allemand de recherche dans les domaines de l’aéronautique, de l’espace, de l’énergie, des transports, de la sécurité et de la défense. L’organisation emploie actuellement environ 12 000 personnes représentant près de 100 nationalités.
GALANT a été développé par l’Institut des communications et de la navigation du DLR, qui mène des recherches sur les transmissions radio, la navigation, le positionnement, les systèmes autonomes et la cybersécurité appliquée aux systèmes radio. L’institut compte actuellement environ 255 employés, dont près de 190 scientifiques, répartis sur plusieurs sites de recherche.
Ses activités couvrent cinq départements spécialisés : Navigation, Systèmes nautiques, Réseaux satellitaires, Liaisons optiques par satellite et Systèmes de communication, avec des applications dans le spatial, l’aviation, les transports, la sécurité civile et l’économie numérique.
Source : www.dlr.de
