Réseau de récepteurs

Comme expliqué dans [33] les techniques à base de réseau de récepteurs se présentent sous la forme d'en ensemble de récepteurs répartis sur un voisinage plus ou moins proche. Chaque récepteur du réseau opère de façon indépendante et n'est connecté physiquement à aucun autre récepteur du réseau. Il y a cependant un canal de communication entre les membres du réseau et/ou vers une station en cloud pour échanger leurs mesures. A partir de cette architecture, plusieurs techniques peuvent être mises en place.

III.1.2.1 Utilisation des positions

Une première possibilité est d'utiliser les positions des récepteurs du réseau. Jansen et al. dans [38] se sert de la distance entre les récepteurs du réseau par le biais des positions GPS. La Figure55 montre la formation de récepteurs GPS utilisée dans [38]. Il s'agit d'une formation de quatre récepteurs (notés R1, ..., R4) répartis

sur un carré de côté d, qui correspond à la distance entre les plus proches voisins. Chaque récepteur calcul à partir des coordonnées GPS la distance des ses plus proches voisins.

Comme illustré Figure55, lorsque la formation est attaquée par le leurre, les signaux de leurrage proviennent de la même source et pointent vers la même fausse position. La position calculée par les récepteurs touchés est alors la même, la distance entre voisins calculée par les récepteurs touchés ne sera plus d mais une valeur tendant vers 0. En surveillant les distances entre voisins calculées par les récepteurs on peut alors identier si le réseau de récepteurs est attaqué par un leurre.

Figure 55  Réseau de récepteurs utilisé par Jansen et al. dans [38]

III.1.2.2 Angle d'arrivée et déphasage de la porteuse

On peut citer dans un premier temps les techniques calculant directement l'angle d'arrivée des signaux. L'hy- pothèse de l'unicité de l'antenne du leurre implique que les signaux arrivant sur les récepteurs du réseau présentent le même angle d'arrivée. A partir de deux récepteurs il est possible de calculer l'angle d'arrivée des signaux. Des travaux comme ceux de Borio et al. dans [3] et [25] (déjà évoqués brièvement en I.3.3) présentent de bons résultats. La Figure 56illustre le problème de calcul d'angle d'arrivée présenté dans [3]. Rx1 et Rx2désignent les deux récepteurs, dji (j = {1, 2})est la distance entre le récepteur j et le satellite i,

Figure 56  Modélisation du problème de calcul d'angle d'arrivée dans [3]

Vu l'ordre de grandeur de la distance entre les satellites et les récepteurs, on peut faire l'approximation que les signaux reçus d'un satellite i au niveau des récepteurs sont parallèles. On peut alors exprimer la diérence des distances comme

d1_i − d2

i = Dcos(αi) (III.1)

L'expression mathématique de la simple diérence de déphasage de la porteuse ∆φi fait intervenir ce terme

géométrique. La simple diérence est la diérence du déphasage d'un signal d'un satellite entre les deux récepteurs, soit

∆φi = φ1i − φ 2

i (III.2)

En utilisant la simple diérence de déphasage de la porteuse, on peut vérier si le terme géométrique est le même pour tous les signaux reçus, ce qui indique si les signaux sont authentiques ou issus d'un leurre. Pour réaliser cette classication une utilise une approche de type GLRT pour discriminer le cas avec leurrage du cas sans leurrage. Le terme de décision statistique utilisé est une somme des carrés pondérée des simples diérences de déphasage (d'où le nom de "Sum-of-Squares detector" alié à cette méthode dans [3]). Si le terme est supérieur à un certain seuil, alors les récepteurs sont leurrés.

Un inconvénient de cette technique est qu'il n'est possible de détecter correctement l'attaque de leurrage que lorsque tous les signaux suivis par les récepteurs sont des signaux de leurrage. Dans le cas où les récepteurs suivent à la fois des signaux de leurrage et des signaux authentiques, le détecteur Sum-of-Squares peut donner des faux positifs ou des faux négatifs. Nguyen et al. dans [39] ont montré qu'utiliser la double diérence de déphasage de la porteuse ∇∆φi permet de corriger ce défaut. La double diérence est la diérence de la

simple diérence entre le signal de deux satellites, soit

∇∆φi= ∆φ1i − ∆φ 2

i (III.3)

Une autre façon d'exploiter le déphasage de la porteuse est de regarder sa variation au cours du temps. Jahromi et al. ont démontré dans [40] et [41] que dans le cas des signaux du leurre, la double diérence du déphasage de la porteuse est invariante au cours du temps, ce qui n'est pas du tout le cas avec les signaux

des satellites. On peut donc utiliser la variation de la double diérence du déphasage de la porteuse pour classier les signaux reçus.

Il est possible d'appliquer ces techniques avec une station cloud intégrée au réseau. Broumandan et al. dans [42] utilisent une architecture de réseau où les récepteurs sont connectés à une station cloud nommée cen- trale de vérication d'authenticité (ou CAV pour Central Authenticity Verication en anglais). La Figure57

présente un schéma bloc de cette structure de réseau.

Figure 57  Schéma bloc du réseau proposé dans [42]

La CAV sert principalement à gérer l'état du réseau et traiter les données envoyées par les récepteurs. La détection et la classication des signaux de leurrage se fait donc sur la CAV, mais il est aussi possible de laisser les récepteurs s'occuper de la détection du leurrage par le biais de méthodes mono-récepteur comme le contrôle du gain de l'AGC par exemple. Par ailleurs, la CAV peut aussi exploiter les solutions PVT calculées par les récepteurs, en particulier le biais d'horloge, pour localiser le leurre.

L'inconvénient de ce type de technique est qu'il est nécessaire de disposer d'une capacité de calcul susam- ment grande pour traiter l'ensemble des données échangées par les récepteurs. Il faut également s'assurer d'avoir un bon transfert des données entre les diérents membres du réseau.

Cet état de l'art montre qu'en utilisant des structures à "éléments multiples" telles que les réseaux d'antennes ou les réseaux de drones, il est possible de mettre en place des défenses anti-leurrage plus avancées que la simple détection d'interférence. L'ajout principal de ces techniques vis à vis des techniques "mono-élément" est la capacité de classication des signaux reçus. Un autre ajout que peuvent apporter ces techniques multi- éléments est la capacité de localisation de la source d'interférence. La suite de notre étude vise à proposer une idée de stratégie exploitant un réseau de récepteurs pour estimer la direction d'un leurre GNSS.

III.2 Proposition d'une stratégie anti-leurrage basée sur l'utilisation