Dans un monde où la souveraineté est de plus en plus vitale, la technologie GNSS (Global Navigation Satellite System) – connue sous le nom de GPS (Global Positioning System, la version américaine du GNSS, et Galileo pour l’Europe) – est devenue un élément essentiel dans divers secteurs stratégiques pour garantir la sécurité nationale, la stabilité économique et le progrès technologique. Le GNSS fournit essentiellement des services de positionnement, de navigation et de synchronisation (PNT), qui sont essentiels pour de nombreuses applications. Le positionnement permet de déterminer avec précision les emplacements géographiques, la navigation permet de planifier avec précision les déplacements et les itinéraires, et la synchronisation assure la synchronisation entre les systèmes. Ensemble, ces services PNT constituent le fondement de la technologie GNSS.
Dans cet article, Alcimed se penche sur le rôle essentiel de la technologie GNSS, en particulier ses capacités PNT, ses solutions alternatives et les défis associés au maintien de la souveraineté sur ces systèmes.
Dans le domaine de la défense, les données PNT permettent des opérations militaires précises et efficaces, vitales pour la sécurité nationale. Un positionnement précis garantit que les ressources, telles que les troupes et l’équipement, sont déployées efficacement, tandis que la synchronisation des opérations entre plusieurs unités est assurée. Dans l’aviation civile, il garantit des vols sûrs et optimisés, réduisant les coûts et renforçant la sécurité. L’industrie maritime s’appuie sur la PNT pour assurer le transport sans faille des marchandises dans le monde entier, par exemple en aidant à naviguer sans visibilité et à obtenir l’emplacement de chaque navire, tandis que l’agriculture bénéficie d’une efficacité accrue grâce à l’agriculture de précision. L’agriculture bénéficie considérablement de la PNT. Les agriculteurs peuvent déterminer les endroits exacts où planter des graines, appliquer des engrais ou irriguer les cultures. Ce niveau de précision permet de réduire le gaspillage, d’optimiser l’utilisation des ressources et d’augmenter le rendement des cultures, ce qui se traduit par une plus grande efficacité. En outre, le GNSS joue un rôle crucial dans la synchronisation des systèmes informatiques essentiels, garantissant le bon fonctionnement des réseaux financiers, des télécommunications et des réseaux d’énergie. Dans chacun de ces secteurs, la précision n’est pas seulement une commodité, mais une nécessité pour maximiser l’efficacité, la sécurité et les performances globales.
La souveraineté en matière de navigation n’est pas seulement une question technique, c’est aussi une question géopolitique. La souveraineté signifie plus que le maintien de capacités technologiques indépendantes, elle garantit qu’une nation reste à l’abri des manipulations et des perturbations extérieures, qui peuvent avoir de graves conséquences pour les activités militaires et civiles.
Pour les pays qui dépendent de GNSS étrangers, le défi de la souveraineté devient plus prononcé. La plupart d’entre eux dépendent du GPS ou d’autres systèmes mondiaux exploités par des puissances étrangères. Par exemple, en cas de sanctions ou de conflit, l’accès au GNSS étranger pourrait être limité, paralysant tout, des réseaux de transport aux marchés financiers, ce qui les rendrait vulnérables aux pressions économiques et militaires.
Les services de navigation étant de plus en plus interconnectés et intégrés numériquement, les cyberattaques sont devenues l’une des menaces les plus importantes. Les vulnérabilités du GNSS sont une préoccupation croissante dans de nombreux secteurs, chacun d’entre eux dépendant fortement de la fiabilité et de la sécurité de ces services. Ces faiblesses incluent la susceptibilité aux cyberattaques telles que le brouillage, une technologie utilisée pour interrompre ou obstruer les signaux sans fil et les communications électroniques, ou l’usurpation d’identité, une pratique qui consiste à envoyer une communication à partir d’une source inconnue déguisée en une source connue du destinataire, qui peuvent toutes avoir des impacts significatifs et de grande portée.
La susceptibilité de ces systèmes au brouillage et à l’usurpation constitue une menace sérieuse. Par exemple, lors de l’invasion russe de l’Ukraine, le brouillage et l’usurpation du GNSS ont été activement utilisés pour perturber les opérations militaires ukrainiennes. Les drones ukrainiens ont subi des interférences dans environ 60 % des sorties. Cela souligne l’importance stratégique de garantir la souveraineté afin d’éviter les perturbations dues à des adversaires.
Le secteur de l’aviation est également confronté à des risques importants en raison des vulnérabilités du GNSS. L’incident de 2020 impliquant une cyberattaque contre Garmin, qui a entraîné une panne généralisée du GPS, souligne le besoin critique de systèmes de navigation sécurisés et résistants dans le secteur de l’aviation. Cette panne a entraîné des centaines de retards de vols et soulevé de graves problèmes de sécurité, soulignant l’importance de maintenir le contrôle des systèmes de navigation pour garantir la fiabilité de la gestion du trafic aérien mondial.
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Dans le secteur maritime, les conséquences des vulnérabilités du GNSS peuvent être tout aussi graves. En 2018, des navires de la mer Noire ont subi des anomalies GPS dues à des interférences délibérées, ce qui a induit plus de 20 navires en erreur sur leur position réelle à des centaines de kilomètres. Bien qu’aucune collision n’ait été directement signalée à la suite de cette interférence, l’incident a soulevé de graves préoccupations en matière de sécurité. Ces interférences présentent des risques, en particulier dans les couloirs de navigation très fréquentés ou étroits. De telles perturbations posent non seulement des risques économiques et environnementaux, mais menacent également la sécurité des voies maritimes internationales. Il est donc essentiel de garantir la souveraineté des systèmes pour préserver l’efficacité et la sécurité du commerce mondial.
La dépendance du secteur agricole à l’égard du GNSS pour l’agriculture de précision le rend particulièrement vulnérable aux perturbations. En 2018, une cinquantaine d’exploitations agricoles norvégiennes ont été touchées par le brouillage du GNSS lors d’exercices militaires de l’OTAN, ce qui a entraîné un chevauchement des semences, des problèmes d’irrigation et des retards dans les récoltes, pouvant affecter jusqu’à 20 à 30 % des champs. Ces perturbations ont eu des conséquences économiques directes et ont augmenté le gaspillage, illustrant le besoin critique de protéger les technologies de navigation pour garantir la productivité agricole et la sécurité alimentaire.
Dans tous ces secteurs, les vulnérabilités du GNSS soulignent le besoin urgent de mesures de sécurité robustes et le développement de solutions alternatives pour atténuer les risques associés à ces faiblesses. Garantir la souveraineté du GNSS n’est pas seulement un défi technique, mais un impératif stratégique pour la sauvegarde des intérêts nationaux et mondiaux.
La dépendance mondiale à l’égard du GNSS s’accroît, de même que la nécessité de mettre en place des stratégies solides pour sécuriser les données PNT. Cette section explore les différentes approches permettant de renforcer la sécurité des PNT et d’assurer que les secteurs critiques soient résilients.
La menace des cyberattaques est devenue l’un des risques les plus importants pour la sécurité des PNT, notamment en raison de la récente tendance à la numérisation. Les gouvernements doivent investir dans des technologies de cryptage avancées, une surveillance continue et des protocoles de cybersécurité sophistiqués pour se prémunir contre les intrusions numériques. Par exemple, aux États-Unis, le ministère de la défense (DoD) travaille sur des mesures robustes de cryptage et de lutte contre l’usurpation d’identité, tandis que le ministère de la sécurité intérieure (DHS) se concentre sur l’élaboration de normes de cybersécurité résilientes pour les infrastructures critiques. En Europe, l’Agence européenne GNSS (GSA) met en œuvre des mécanismes avancés de cryptage et d’authentification pour protéger les services PNT des cybermenaces. Le défi consiste à développer et à mettre en œuvre des technologies capables de contrer efficacement ces menaces tout en restant adaptables à l’évolution des tactiques utilisées par les adversaires, car de nouvelles vulnérabilités peuvent apparaître au fur et à mesure que la technologie évolue, ce qui nécessite une recherche et une adaptation permanentes.
Les satellites GNSS traditionnels fonctionnent en orbite terrestre moyenne (MEO), mais le développement de constellations de satellites en orbite terrestre basse (LEO) constitue une nouvelle couche prometteuse de PNT résilients. Des projets tels que FutureNAV de l’Agence spatiale européenne (ESA) ou Synchrocube de Syrlinks (Safran) explorent les constellations LEO qui pourraient fournir des signaux PNT plus fréquents et plus robustes. Ces systèmes utilisent souvent de nouvelles bandes de fréquences, qui améliorent non seulement la résilience mais aussi la précision et la pénétration des coordonnées de positionnement. Intégrés à l’infrastructure GNSS existante, les satellites LEO pourraient créer un cadre PNT plus complet et plus fiable. Le nombre élevé de satellites réduit l’impact de la compromission ou du brouillage d’un seul satellite, car le système peut compter sur les autres pour obtenir des informations précises. En outre, les trajets plus courts des signaux, dus à la plus grande proximité entre les satellites et la Terre, réduisent le temps dont dispose un pirate pour intercepter, falsifier ou brouiller les signaux. Enfin, l’utilisation de fréquences de signal plus élevées rend les satellites LEO plus résistants aux tentatives de brouillage.
Compte tenu des vulnérabilités inhérentes à la navigation par satellite, l’intégration d’alternatives terrestres dans l’infrastructure nationale est essentielle au maintien de la souveraineté en matière de PNT. Les systèmes tels que la navigation à l’estime, à longue distance améliorée (eLORAN) et les balises VOR/DME constituent une solution de secours fiable en cas de perturbation du GNSS. Ces systèmes sont moins sensibles au brouillage et à l’usurpation d’identité, principalement parce qu’il s’agit de systèmes locaux, offrant des solutions stables et sûres pour une couverture nationale. En créant une redondance avec les systèmes terrestres, les pays peuvent réduire considérablement leur dépendance à l’égard du GNSS et améliorer l’aspect résilient de leurs capacités PNT.
Voici un aperçu des solutions possibles, classées selon leur niveau de maturité, du plus élevé au moins élevé :
La navigation par radar utilise des signaux radar pour déterminer l’emplacement et la vitesse d’un objet en mesurant le délai et le décalage de fréquence des signaux réfléchis. C’est, par exemple, le cas du SMART-S Mk2 de Thales, un radar de surveillance 3D à moyenne portée conçu pour les navires de guerre, capable de suivre des cibles aériennes et de surface et d’aider à la navigation. Cette méthode est particulièrement utile dans les environnements où les signaux visuels ou GNSS sont obstrués, comme les forêts denses, les canyons urbains, le brouillard, etc. Les systèmes radar sont robustes et fiables, mais ils nécessitent une puissance importante et peuvent être affectés par des contre-mesures électroniques, ce qui en fait une technologie complémentaire plutôt qu’une solution autonome.
Les systèmes de navigation optique, qui s’appuient sur des caméras pour identifier visuellement le terrain et les points de repère, sont utilisés depuis de nombreuses années, en particulier dans les opérations de drones. Ces systèmes offrent une alternative lorsque le GNSS n’est pas disponible, mais ils ont des limites. L’efficacité de ce système dépend fortement de facteurs environnementaux tels que les conditions météorologiques, les caractéristiques du terrain et les conditions d’éclairage. En outre, les systèmes optiques actuels nécessitent souvent un opérateur humain, ce qui fait de l’automatisation complète un défi complexe qui nécessiterait probablement des progrès dans le domaine de l’intelligence artificielle. Cette technologie est donc plus adaptée comme solution complémentaire au GNSS en raison de sa dépendance à l’égard des facteurs environnementaux, de sa portée et de sa couverture limitées (à l’intérieur du champ de vision) et de ses défis en matière d’automatisation. Optics 1 Inc, filiale de Safran Electronics & Defense, est le leader mondial américain des systèmes électro-optiques.
Pour mieux protéger les systèmes contre le brouillage, des technologies anti-brouillage sont en cours de développement. Ces systèmes visent à minimiser l’impact des efforts de brouillage de l’ennemi en réduisant la zone affectée et en améliorant les performances des systèmes de navigation fonctionnant dans des modes dégradés. Ces technologies sont essentielles pour maintenir les capacités opérationnelles dans des environnements contestés. Le TopShield de l’ACRP (antennes à diagramme de rayonnement contrôlé) de Thales est un exemple de ces technologies qui contribuent à atténuer le brouillage du GNSS en optimisant le rapport signal/bruit du GNSS, assurant la disponibilité du signal à une distance 100 fois inférieure à celle de la source de brouillage.
Pour protéger les systèmes de navigation contre l’usurpation d’identité, qui consiste à tromper les récepteurs avec de faux signaux GNSS, des technologies anti-spoofing sont en cours de développement pour détecter et atténuer ces attaques. Ces systèmes vérifient l’authenticité des signaux GNSS et identifient les irrégularités dans les modèles de signaux qui peuvent indiquer une usurpation. Les mesures anti-spoofing comprennent l’authentification des signaux, les signaux GNSS cryptés et la vérification croisée avec d’autres méthodes comme la navigation inertielle ou le radar. TopStar M de Thales est un exemple de ce type de technologie. Il utilise des données cryptées pour s’assurer que les signaux reçus sont authentiques et non usurpés.
La navigation SOOP représente une approche innovante qui exploite les signaux existants des satellites LEO, des tours de communication, du Wi-Fi, du Bluetooth ou même des signaux de radiodiffusion. Cette méthode ne repose pas sur le GNSS, mais utilise ces « signaux d’opportunité » pour trianguler la position. C’est le cas de LocataNet, un système SOOP qui pourra être utilisé dans des environnements obstrués ou pour des applications militaires dans des zones interdites par le GNSS. Bien que prometteur, le SOOP nécessite un investissement substantiel dans l’infrastructure et le développement technologique. En outre, les coûts élevés et la complexité de la mise en place d’un système SOOP national signifient que tout le monde ne peut pas se permettre de mettre en œuvre cette technologie, ce qui pourrait entraîner une perte de souveraineté. Le succès du SOOP dépend fortement de la construction et de l’entretien d’infrastructures capables de générer et de transmettre des signaux adaptés, mais aussi de l’extension de l’utilisation de divers signaux provenant de différentes sources afin d’améliorer la fiabilité et la précision.
Le recalibrage magnétique consiste à utiliser le champ magnétique terrestre comme référence de navigation, une technique qui en est encore à ses débuts. Cette méthode a le potentiel d’être universellement applicable, offrant une solution qui ne souffre théoriquement pas de contraintes opérationnelles. Cependant, son développement est loin d’être achevé et les applications pratiques sont limitées à l’heure actuelle. Le recalibrage stellaire, quant à lui, utilise les positions des étoiles comme points de référence, une technique qui a un précédent historique dans la navigation céleste. Les avancées modernes visent à automatiser ce processus à l’aide d’algorithmes et de capteurs sophistiqués, tels que ceux proposés dans le projet Vision, qui vise à créer un système discret, sans émission, à l’abri du brouillage et de l’usurpation d’identité. Toutefois, cette technologie n’en est qu’à ses débuts et son application à la navigation aérienne reste limitée.
En conclusion, si le GNSS reste la pierre angulaire de la navigation moderne, le développement de systèmes alternatifs est essentiel pour garantir la résilience opérationnelle face aux menaces croissantes. Cependant, aucune technologie ne peut à elle seule relever les défis posés par les perturbations du GNSS, d’où l’importance d’une approche multicouche. En combinant plusieurs technologies, les nations et les industries peuvent construire un cadre robuste et sûr. À mesure que ces technologies arriveront à maturité, elles joueront un rôle essentiel en complétant et, dans certains cas, en remplaçant potentiellement les systèmes GNSS traditionnels, ouvrant ainsi la voie à des solutions plus sûres et plus fiables à l’avenir.
À une époque marquée par des tensions géopolitiques et des avancées technologiques rapides, la sécurisation de la souveraineté en matière de navigation est devenue un impératif stratégique pour les nations du monde entier. Le contrôle des systèmes tels que GPS, Galileo, GLONASS et BeiDou est essentiel non seulement pour la précision militaire et la sécurité nationale, mais aussi pour la stabilité des fonctions civiles essentielles, notamment le commerce mondial, les transports et les interventions d’urgence. Les menaces croissantes de cyberattaques et de perturbations des signaux soulignent la nécessité urgente pour les nations de protéger ces actifs vitaux et d’assurer leur résilience face aux manipulations extérieures.
À mesure que la dépendance à l’égard de ces systèmes s’accroît, il devient nécessaire d’adopter une approche à plusieurs niveaux qui intègre des solutions terrestres ou spatiales. L’avenir de la sécurité de la navigation ne réside pas dans un système unique et monolithique, mais dans un écosystème diversifié de technologies complémentaires.
Outre la diversification des infrastructures, il existe un besoin critique de systèmes évolutifs, capables de s’adapter rapidement à un paysage de menaces en constante évolution. Les cybermenaces, les technologies de brouillage et d’usurpation évoluent rapidement, dépassant souvent les défenses statiques. Par conséquent, les futurs systèmes doivent être conçus avec une flexibilité intégrée, leur permettant de répondre rapidement aux menaces émergentes par des mises à jour en temps réel, des correctifs logiciels ou même des changements dans les capacités matérielles.
En favorisant un écosystème de technologies continuellement mises à jour et adaptables, les nations peuvent garder une longueur d’avance sur les tactiques adverses, garantissant ainsi la résilience des systèmes de navigation.
Chez Alcimed, nous continuons à explorer la question de la souveraineté et le domaine des systèmes PNT afin d’identifier des solutions innovantes et de fournir des orientations stratégiques clés à nos clients. Si vous souhaitez échanger sur ces sujets, n’hésitez pas à contacter notre équipe !
A propos de l’auteur :
Alexandre, Consultant au sein de l’équipe Défense Aéronautique et Spatiale d’Alcimed en France
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