[CNESMAG] Fréquences, signaux : pourquoi et comment Galileo se démarque

Tous les systèmes de navigation par satellites partagent historiquement la bande L, entre 1164 et 1610 MHz. Mais ce qui est sûr, c’est qu’ils n’en font pas le même usage.

Multifréquences et services

Les enjeux de départ assignés à Galileo par la commission européenne étaient clairs : le système européen devait assurer une interopérabilité avec le GPS américain et les autres systèmes, garantir sa robustesse et anticiper les besoins futurs. 

« Galileo comme les autres systèmes GNSS ont réservé des fréquences sur le spectre dédié à la radionavigation auprès de l’Union Internationale des Télécommunications (UIT), rappelle François-Xavier Marmet, responsable signaux et interférences au CNES. Celles utilisées par Galileo (E1, E5 et E6) ne sont pas similaires à celles du GPS (L1, L2 et L5) ». Ces 3 fréquences assurent sa résilience en cas de défaillance de l’une d’elles, et permettent aussi de proposer des services différenciateurs. 

 Sur la fréquence E1, Galileo propose déjà un service unique d’authentification des données de navigation pour les utilisateurs civils, quasi-opérationnel (OSNMA) 

François- Xavier Marmet, responsable signaux et interférences au CNES

Fréquences et fréquences adjacentes ont fait l’objet de la plus grande attention, afin que l’émission de signaux soit fiable et couvre le maximum de besoins, malgré des contraintes. Galileo utilise ainsi la fréquence E6. Utilisée par les systèmes GNSS mais accueillant d’autres usages (cf. encadré), elle concentre certains des services clés du système européen (signaux gouvernementaux sur E6A ; service de haute précision sur E6B ; futur service d’authentification sur E6C). 

Galileo a également pré-réservé certains segments sur la fréquence S, juste sous 2500 MHz. Elle pourrait donc être expérimentée à l’avenir. Parmi ses avantages, combinée à la bande L, « les erreurs de radionavigation sont moindres et la correction des biais de mesures sera plus précise encore » souligne Jean-Luc Issler, expert GNSS en radionavigation par satellites et radiofréquences au CNES.  

Signaux optimaux… et bientôt programmables

Sur les fréquences actuelles, Galileo dispose de 10 signaux . 8 ont été inventés par le CNES et 6 sont brevetés ! « Le CNES a l’avantage d’avoir le cumul des connaissances sur le sujet, des besoins des utilisateurs à la connaissance fine des récepteurs GNSS jusqu’à la manière de générer les signaux » précise Jean-Luc Issler.

L’expert a fait partie de la « Global Task Force Galileo » des débuts, chargée d’inventer les signaux. Leurs résultats ? Alt-BOC et Composite-BOC sont les signaux parmi les plus performants des systèmes GNSS, compromis entre extrême précision de mesure et faible puissance allouée.

 Galileo dispose du signal le plus large existant (51 MHz), qui lui donne une précision inégalée pour les services grand public et la haute précision professionnelle, avec des mesures brutes jusqu’à 10 cm en temps réel.

Jean-Luc Issler, expert GNSS en radionavigation par satellites et radiofréquences au CNES

 

 

 Ce signal a été par la suite repris par la Chine pour son système Beidou.

« Galileo dispose de signaux optimaux, qui contribuent à sa différenciation face aux autres systèmes GNSS » précise Jean-Luc Issler.

Les satellites de 2^ème génération de Galileo, en cours de développement, vont quant à eux « être capables de générer des signaux que l’on ne connaît pas encore, c’est-à-dire les programmer à la demande, au plus près du besoin, grâce à une charge utile flexible » note Jean Maréchal, responsable navigation par satellites au CNES.  

Mobilisation face aux brouillages

Aujourd’hui, les travaux portent sur de nouveaux signaux émis en orbite moyenne ou basse, avec pour corollaire la nécessité de « savoir qui a besoin, hors des gouvernements, d’un signal spécifique. Le sujet est majeur : les signaux ont une fragilité intrinsèque, car émis de très loin à très faible puissance. Il n’est donc pas très difficile de les brouiller » constate Jean Maréchal.

Or la protection des moyens spatiaux de navigation est devenue prioritaire. Les premiers jours du conflit Russie/Ukraine ont enregistré une recrudescence des interférences sur les signaux GPS pour la navigation aérienne : la « Navwar » n’est pas qu’une vue de l’esprit. Sur le sujet, le CNES développe le démonstrateur NεSS en lien avec le ministère des Armées. Le nanosatellite sera chargé de détecter les  sources d’interférences terrestres, puis de les localiser après traitement des données.

Des projets explorent d’autres voies. Le CNES collabore ainsi avec la Direction Générale de l’Armement afin de tester de nouvelles technologies pour renforcer la surveillance des interférences au sein des bandes fréquences GNSS (projet Diego).