Sujet de thèse : Navigation G.n.s.s Collaborative Résiliente

16 Mars 2023

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Catégorie : Doctorant

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Description de la problématique de recherche

La navigation par satellites GNSS (Global Navigation Satellite Systems, terme générique regroupant l’ensemble des constellations et moyens satellitaires de navigation), avec comme acteurs principaux GPS et GALILEO, a profondément révolutionnée le domaine de la navigation en introduisant une rupture technologique. Cependant, des limitations subsistent. En particulier, il n’est pas rare que les signaux satellites subissent des brouillages, intentionnels ou non, issus de sources extérieures. Il devient en outre de plus en plus aisé de réaliser des leurres GNSS permettent de tromper des récepteurs civils. Par ailleurs, les entités navigantes sont de plus en plus connectées entre elles (drones, voitures, etc.). La problématique de recherche proposée est d’identifier des solutions pertinentes pour robustifier la navigation GNSS en profitant de l’aspect collaboratif. L’objet est de contourner la présence de tels signaux parasites en proposant des axes de réduction, voire d’élimination, de leur influence sur le calcul de la position ou du temps.

 

Thématiques Domaine Contexte

Dans de nombreuses applications de navigation, l’entité navigante se trouve confrontée à deux problématiques :

1. Eviter les collisions avec les obstacles fixes ou mobiles, dont les entités connectées voisines.

2. Connaître sa position avec fiabilité (avoir confiance dans les signaux reçus « trust verification »)

La dépendance aux « GNSS » des moyens de navigation actuels est incontestable [Morisseau 2018] et incontournable. Cette dépendance quasi-totale à ce système est une faiblesse importante, car les systèmes de navigation par satellites ne sont pas fiables dans tous les environnements et sont vulnérables aux interférences [Norhisvam & al 2013].

L’objet de la présente thèse est de rendre les systèmes de navigation plus résilients face aux différents phénomènes interférents ou malveillants. Pour atteindre cet objectif le candidat doit proposer des mécanismes efficaces de détection et de lutte contre tout type de brouillage ou de leurrage, qu’ils soient intentionnels ou pas, en exploitant les capacités collaboratives.

 

Objectifs Contexte

Nous proposons au doctorant d’aborder le sujet de la navigation à travers cette problématique du positionnement GNSS collaboratif. Après avoir soigneusement étudié les méthodes collaboratives existantes ou déjà explorées permettant de robustifier la navigation GNSS, on demandera à l’étudiant de suggérer des approches originales.

Le sujet abordera deux thématiques :

-La possibilité de détection et d’élimination collaborative d’un signal de brouillage ou de leurrage GNSS.

-La possibilité d’améliorer la précision de positionnement en exploitant la connectivité radio.

On pourra suggérer au doctorant de s’inspirer des travaux déjà menés sur la détection collaborative d’anomalies GNSS [Truong 2020], [Rife 2011], [Hendeby & all 2022], sur l’augmentation GNSS collaborative [Garello & al 2012 Part1] ou sur le positionnement relatif [Garello & al 2012 Part2].

Ces suggestions ne sont bien entendu que de premières pistes de réflexion et ne sont en aucune façon restrictives.

 

Précision sur l'encadrement

L’encadrement Telecom SudParis sera assuré par Alexandre Vervisch-Picois et Nel Samama.

L’encadrement Thales sera assuré par Dominique Heurguier.

 

Références bibliographiques

[Morisseau 2018] J.P. Morisseau, “Le GPS est-il menacé? » – Geospatial Intelligence - Mars 2021.

[Norhisvam & al 2013] Ahmad Norhisyam Idris, Azman Mohd Suldi,Juazer Rizal Abdul Hamid, Dinesh Sathyamoorthy, “Effect of radio frequency interference (RFI) on the Global Positioning System (GPS) signals”, IEEE 9th International Colloquium on Signal Processing and its Applications, pages 199 – 204, 8 - 10 March. 2013, Kuala Lumpur, Malaysia.

[Garello & al 2012 Part1] Roberto Garello, Letizia Lo Presti, Giovanni E. Corazza, Jaron Samson. "Peer-To-Peer Cooperative positioning -Part I" – Inside GNSS, Mars/Avril 2012.

[Garello & al 2012 Part2] Roberto Garello, Jaron Samson, Maurizio A. Spirito, Henk Wymeersch "Peer-To-Peer Cooperative positioning -Part II" – Inside GNSS, Juillet/Aout 2012.

[Rife 2011] Rife J. "Collaboration-Enhanced Receiver Integrity Monitoring (CERIM)", Intelligent Transportation Systems (ISTC), 2011.

[Truong 2020] Victor Truong, thèse “DIGUE : Détection d'Interférences Gnss pour Uav autonomE”, Institut Polytechnique de Paris, Novembre 2020.

[Hendeby & all 2022] Niklas Stenberg, Erik Axell, Jouni Rantakokko, Gustaf Hendeby. “Results on GNSS Spoofing Mitigation Using Multiple Receivers”, ION Navigation, 69(1), 2022.

 

Résultats attendus de la thèse :

Tâche #1 : mise en place de scénarii d’attaque de la fonction navigation d’un essaim d’éléments naviguant en 2D ou en 3D (drones ou autres), mis en réseau.

Tâche #2 : élaboration d’une ou plusieurs méthodes pour traiter la résilience collaborative du positionnement à partir de données haut niveau issues des différents capteurs. On devra au préalable recenser et sélectionner les données les plus pertinentes.

Tâche #3 : élaboration de scénarii de tests, d’abord unitaires puis fonctionnels, en lien avec la tâche #1

Tâche #4 : mise en place d’un simulateur informatique pour tester la ou les différentes approches. Typiquement sous Matlab.

 

Candidature :

Envoyez CV, relevé de notes de master ainsi qu'une lettre motivant la candidature à : alexandre.vervisch-picois@telecom-sudparis.eu