Brevet FR2801682A1 — publié le 20010601

PROCEDE DE LOCALISATION D'EMETTEUR PARASITE POUR SYSTEME DE TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE L'invention est relative à un procédé de localisation d'émetteur parasite pour système de télécommunications par satellite(s). Les télécommunications par satellite(s) sont particulièrement sensibles aux émetteurs parasites. En effet, quand l'émission parasite atteint le satellite, elle affecte toutes les communications couvertes par le satellite terrestre, c'est-à-dire, en général, une grande étendue géographique. II est donc particulièrement important que les opérateurs de télécommunications par satellite puissent détecter et localiser les émetteurs parasites afin de prendre des mesures pour faire cesser le brouillage. Ces mesures _sont, par exemple, une intervention auprès des autorités locales dont dépend l'émetteur parasite afin qu'elles fassent cesser l'émission indésirée. L'invention fournit un moyen de détection et de localisation des émetteurs parasites particulièrement simple et efficace. Pour localiser les émetteurs parasites d'un système de télécommunications par satellite, l'invention fait appel à un satellite de détection défilant à orbite basse ou moyenne, et pour la localisation, on effectue au moins deux des trois mesures suivantes - une mesure de différence entre les instants d'arrivée au satellite de télé communications et au satellite de détection de signaux émis par l'émetteur parasite, - une mesure de l'écart entre les fréquences reçues par le satellite de télé communications et par le satellite de détection, pour un signal émis par l'émetteur parasite, et - une mesure interférométrique d'angle entre une direction liée au satellite de détection et la droite joignant ce satellite à l'émetteur parasite. De la différence entre les instants d'arrivée au satellite de télécommunica tions et au satellite de détection des signaux de l'émetteur parasite émis en même temps, on en déduit, que l'émetteur parasite se trouve sur une surface hyperboloïde dont les foyers sont les deux satellites (de position connue). On peut calculer la ligne d'intersection de cet hyperboloïde avec la terre. La mesure consistant à déterminer l'écart entre les fréquences reçues par les deux satellites pour un signal parasite permet de définir un ellipsoïde dont les foyers sont les deux satellites et sur lequel se trouve l'émetteur parasite. On peut alors calculer la trace de cet ellipsoïde sur la surface terrestre. On rappelle ici que, du fait des mouvements des satellites et de la terre, les fréquences sont décalées d'un effet Doppler proportionnel à la projection du vecteur vitesse relative sur l'axe satellite émetteur parasite. Ainsi, avec deux mesures, on voit que la position de l'émetteur parasite correspond à l'intersection entre les traces terrestres de l'hyperboloïde et de l'ellipsoïde. Pour lever les ambiguïtés, on peut aussi répéter les deux premières mesures. En effet, cette répétition à un instant différent, fournit nécessairement d'autres traces puisque le satellite de détection est défilant. Pour mesurer les écarts entre les instants d'arrivée aux deux satellites cor respondant au même instant d'émission par l'émetteur parasite, ainsi que les différencés entre fréquences reçues, on fait appel à des procédés classiques de corrélation. La mesure d'angle définit un cône de sommet constitué par le satellite de détection et d'axe ladite direction liée au satellite. L'émetteur parasite se trouve sur la trace terrestre de ce cône. Ainsi, de façon générale, on détermine la position de l'émetteur parasite par l'intersection entre deux traces, la troisième étant utilisable pour lever les ambiguïtés. Pour un système de télécommunications par satellite(s), l'invention prévoit d'ajouter un satellite de détection qui peut être unique et dont la charge utile est simple. En outre, le satellite de détection peut être utilisé pour la localisation d'émetteurs parasites de plusieurs satellites de télécommunications faisant partie soit du même système, soit de systèmes de télécommunications différents. Ainsi, il n'est pas nécessaire que chaque opérateur de télécommunications dispose d'un satellite de détection, car ce dernier peut être partagé entre plusieurs opérateurs. Pour les mesures faisant intervenir le satellite du système de télécommuni cations, on fait de préférence appel aux signaux recueillis par la station terrestre de ce système. Dans ces conditions, le procédé de localisation ne nécessite pas de moyens installés à bord du satellite de télécommunications, et peut donc être mis en ceuvre même si cette détection n'a pas été prévue lors du lancement du satellite du système de télécommunications. Ainsi, l'invention concerne un procédé pour localiser un émetteur parasite d'un système de télécommunications à satellite. Pour cette localisation, on effectue au moins deux des trois mesures suivantes - une mesure de différence entre l'instant d'arrivée au satellite de télécommu nications et à un satellite de détection de signaux émis en même temps par l'émetteur parasite, - une mesure de l'écart entre les fréquences reçues par le satellite de télé communications et par le satellite de détection, pour un signal émis par l'émetteur parasite, et - une mesure interférométrique d'angle entre une direction liée au satellite de détection et la droite joignant ce satellite à l'émetteur parasite. Selon un mode de réalisation, le système de télécommunications comporte une station terrestre et les mesures faisant intervenir le satellite du système de télé communications sont effectuées à partir des signaux recueillis à cette station terrestre. Selon un mode de réalisation, on affecte une référence de temps, par exemple du type GPS, à la station terrestre. Selon un mode de réalisation, la localisation de l'émetteur parasite est effectuée dans une station terrestre. Selon un mode de réalisation, le satellite de télécommunications est du type géostationnaire ou géosynchrone. Selon un mode de réalisation, le satellite de détection est utilisé pour la détection d'émetteurs parasites pour plusieurs systèmes de télécommunications. Selon un mode de réalisation, le satellite de détection est défilant à orbite basse ou moyenne. La présente invention prévoit, en outre, un procédé pour localiser des émetteurs parasites pouvant perturber un système de télécommunications à satellite. On fournit un satellite de détection défilant susceptible de couvrir la région couverte parle système de télécommunications et en ce qu'on effectue au moins deux des trois mesures suivantes - une mesure de différence entre l'instant d'arrivée au satellite de télécommu nications et au satellite de détection de signaux émis en même temps par l'émetteur parasite, - une mesure de l'écart entre les fréquences reçues par le satellite de télé communications et par le satellite de détection, pour un signal émis par l'émetteur parasite, et - une mesure interférométrique d'angle entre une direction liée au satellite de détection et la droite joignant ce satellite à l'émetteur parasite. Selon un mode de réalisation, le satellite de détection est unique. Selon un mode de réalisation, le satellite de détection est mis en orbite postérieurement à la mise en place du système de télécommunications à satellite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma montrant un globe terrestre avec un satellite géo stationnaire d'un système de télécommunications et un satellite de détection du pro cédé conforme à l'invention, la figure 2 est un schéma montrant les paramètres du calcul utilisé pour le procédé conforme à l'invention, et la figure 3 est un schéma montrant le principe d'une mesure utilisée dans le procédé selon l'invention. Dans l'exemple de réalisation de l'invention qui va être décrit en relation avec les figures, on part d'un système de télécommunications dans lequel les com munications sont relayées par un satellite 10 du type géostationnaire ou géosyn- chrone, c'est-à-dire qu'une communication émise par un terminal (non montré) est émise vers le satellite 10 et les moyens à bord du satellite 10 retransmettent les communications reçues vers une station terrestre 12 au sol. Cette dernière transmet ensuite les communications vers les autres abonnés. Le problème à résoudre est celui de la localisation d'un émetteur parasite 14. A cet effet, on adjoint au système de télécommunications un système de détection comprenant un satellite 16 défilant à orbite basse ou moyenne couvrant, au minimum, la zone couverte par le satellite 10. Le satellite 16 ayant seulement un rôle de détection et n'intervenant pas dans le système de télécommunications, sa charge utile est réduite. Autrement dit, la masse du satellite 16 peut être très faible et son coût de fabrication et de lancement est donc réduit. Les signaux envoyés par le satellite 16 sont recueillis par au moins une station au sol 18 (figure 2), laquelle est également en communication avec la station 12 du système de télécommunications. C'est dans cette station 18 qui sont traités les signaux recueillis afin de localiser l'émetteur parasite 14. Pour localiser l'émetteur parasite 14, on mesure tout d'abord la distance MS2 - MS1, M étant le point où se trouve l'émetteur parasite 14, S2 le point de l'espace où se trouve le satellite 10 au moment de la mesure et S1 le point de l'espace où se trouve le satellite 16 au moment de la mesure. A cet effet, on détermine la différence i2 - 'cl entre les instants d'arrivée aux satellites S2 et Sl de signaux émis au même moment par l'émetteur 14. Pour effectuer les mesures d'instants d'arrivée de signaux émis au même moment, on utilise des procédés classiques de corrélation ou de corrélation cyclique. Un procédé de corrélation est décrit, par exemple dans l'article intitulé "Coherence and time delay estimation", de G. Clifford Carter, Proceedings of the IEEE, Volume 75, N 2, février 1987. Un procédé de corrélation cyclique est décrit dans l'article intitulé "Modified cyclic methods for signal selective TDOA estimation", de L. Izzo et al. , IEEE Transactions on Signal Processing, volume 42, N 11, novembre 1994. Pour éviter l'utilisation de moyens spécifiques de mesures à bord du satellite 10 et/ou pour permettre l'utilisation du procédé de détection après le lancement du satellite 10, on fait appel aux signaux reçus par la station 12. Ainsi, pour mesurer la distance MS2, on mesure la distance MS2 + S2P, S2P étant la distance séparant le satellite 10 de la station terrestre 12. Pour obtenir la distance MS2, il suffit donc de retrancher la distance PS2 de la mesure effectuée à la station 12. Cette distance PS2 est connue car la position de la station terrestre 12, et la position instantanée du satellite 10 sont connues. Étant donné que la station terrestre 12 a pour but de recueillir les signaux émis par le satellite 10, il n'est pas nécessaire d'apporter de modifications aux équipements de cette station 12. Toutefois, si cette station ne comporte pas de référence de temps, il faut prévoir des moyens qui engendrent une telle référence de temps dans cette station. A cet effet, on peut utiliser un récepteur GPS (Global Positioning System). A partir de la mesure de la distance MS2 - MSI, on en déduit des premières données pour la localisation de l'émetteur parasite 14. En effet, le point M (émetteur 14) se trouve sur un hyperboloïde dont les foyers sont S2 et SI (de positions connues) et cet hyperboloïde coupe la surface terrestre suivant une trace (non montrée). Ainsi, la mesure de différence de temps d'arrivée aux satellites 10 et 16 du signal de l'émetteur parasite 14 n'est en elle-même pas suffisante pour localiser cet émetteur parasite. C'est pourquoi on fait appel à une seconde mesure du type à effet Doppler différentiel. Cette mesure permet de déterminer les composantes Vrl et Vr2 des vecteurs vitesses des satellites par rapport à l'émetteur 14 (figure 3). La composante Vrl se trouve sur la droite D' joignant le satellite 16 à l'émetteur 14 et la composante Vr2 se trouve sur la droite D joignant le satellite 10 à l'émetteur 14 à localiser. Ces composantes de vecteurs vitesses sont déterminées par des variations de fréquence. Comme pour la mesure de la différence entre les temps de parcours il et i2, les mesures de composantes des vecteurs vitesses doivent être effectuées pour des signaux émis au même instant par l'émetteur parasite 14. A cet effet, on fait appel à un procédé de corrélation, comme mentionné ci-dessus. Ainsi, pour le satellite 16, on considère la quantité dl, telle que Dans cette formule, c est la vitesse de la lumière et 71 le vecteur vitesse du satellite 16. Pour le satellite 10, on considère la quantité d2 + d3, telle que Pour obtenir d2-dl, il suffit de retrancher d3 de la différence (d2 + d3) - dl, cette quantité d3 étant connue puisque la vitesse du satellite 10 est connue. On obtient donc d2 -dl =a. -SjM+(3S2M (3). Les points M satisfaisant à cette relation se trouvent sur un ellipsoïde de foyers Sl et S2 et on détermine par calcul la trace de cet ellipsoïde sur la surface terrestre. Ainsi, l'émetteur parasite 14 se trouve à l'intersection de cette trace et de la trace précédemment déterminée. La mesure de variations de fréquence consiste à mesurer la différence entre la fréquence porteuse de l'émetteur parasite reçue à la station 12 (d2 + d3) et la fré quence porteuse de l'émetteur parasite reçue par le satellite 16. Si la fréquence f0 de l'émetteur parasite est connue, cette mesure de différence de fréquences Af conduit directement, par Ad = Af/f0, à la différence de Doppler Ad = (d2 + d3) - dl. Cette situation intervient quand le satellite est géostationnaire : le Doppler reçu par la station 12 est alors nul et la fréquence reçue est la fréquence f0 émise. Il est possible que les intersections de ces deux traces s'effectuent en plu sieurs points. Pour lever ces ambiguïtés éventuelles ou lorsque la fréquence de l'émetteur parasite n'est pas connue (par exemple si le satellite 10 est géosynchrone), on peut soit effectuer au moins une deuxième mesure à un instant différent, soit effectuer une mesure supplémentaire du type interférométrique. Cette mesure consiste à déterminer l'angle entre une direction liée au satellite 16 avec la direction D' reliant le satellite 16 à l'émetteur 14. De tels moyens interférométriques sont classiques. Ils nécessitent au moins deux antennes se trouvant sur le satellite 16, ces antennes étant espacées d'une distance dépendant de la bande de fréquence opérationnelle. Ainsi, avec cette mesure, on détermine un cône dont l'axe est la direction liée au satellite 16 et le sommet est ce satellite. Ce cône présente, lui aussi, une trace terrestre qui peut permettre de lever l'ambiguïté. Si la fréquence de l'émetteur parasite n'est pas connue, il faut l'estimer. Au moins, une mesure supplémentaire de Doppler est alors nécessaire, car il y a, dans ce cas, une inconnue supplémentaire, ce qui entraîne le besoin d'une équation supplémentaire. Les inconnues sont alors la position de l'émetteur parasite et sa fréquence, et les mesures consistent en - au moins une mesure de différence entre temps d'arrivée, et au moins deux mesures de différences de fréquences, ou - au moins une mesure de différence entre temps d'arrivée, et une mesure d'angle, ou - au moins une mesure de chaque type. De façon générale, pour déterminer la position de l'émetteur parasite 14, on effectuera deux des trois mesures indiquées ci-dessus, à savoir, une mesure entre les différences des temps de parcours des signaux émis au même instant par l'émet teur 14 vers les deux satellites, une mesure à effet Doppler et une mesure interfé- rométrique. Pour lever les ambiguïtés qui pourraient résulter de ces deux mesures, soit on effectue le troisième type de mesure, soit on effectue une deuxième série de mesures à des instants différents des deux types de mesures effectuées en premier lieu. II est à noter que le satellite 16 peut être affecté à plusieurs systèmes de télécommunications à satellite relais, pouvant opérer à des fréquences ou sur des zones géographiques différentes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour localiser un émetteur parasite (14) d'un système de télécommunications à satellite (10), caractérisé en ce que, pour cette localisation, on effectue au moins deux des trois mesures suivantes - une mesure de différence entre l'instant d'arrivée au satellite de télécommu nications et à un satellite de détection (16) de signaux émis en même temps par l'émetteur parasite (14), - une mesure de l'écart entre les fréquences reçues par le satellite de télé communications et par le satellite de détection, pour un signal émis par l'émetteur parasite, et - une mesure interférométrique d'angle entre une direction liée au satellite de détection et la droite joignant ce satellite à l'émetteur parasite (14). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de télé communications comporte une station terrestre (12), et en ce que les mesures faisant intervenir le satellite du système de télécommunications sont effectuées à partir des signaux recueillis à cette station terrestre (12). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on affecte une référence de temps, par exemple du type GPS, à la station terrestre. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la localisation de l'émetteur parasite est effectuée dans une station terrestre (18). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le satellite de télécommunications (10) est du type géostationnaire ou géosynchrone. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le satellite (16) de détection est utilisé pour la détection d'émetteurs parasites (14) pour plusieurs systèmes de télécommunications. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le satellite de détection est défilant à orbite basse ou moyenne. 8. Procédé pour localiser des émetteurs parasites (14) pouvant perturber un système de télécommunications à satellite (10), caractérisé en ce qu'on fournit un satellite de détection défilant susceptible de couvrir la région couverte par le système de télécommunications et en ce qu'on effectue au moins deux des trois mesures suivantes - une mesure de différence entre l'instant d'arrivée au satellite de télécommu nications et au satellite de détection (16) de signaux émis en même temps par l'émetteur parasite (14), - une mesure de l'écart entre les fréquences reçues par le satellite de télé communications et par le satellite de détection, pour un signal émis par l'émetteur parasite, et - une mesure interférométrique d'angle entre une direction liée au satellite de . détection et la droite joignant ce satellite à l'émetteur parasite (14). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le satellite de détection est unique. 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le satellite de détection est mis en orbite postérieurement à la mise en place du système de télécommunications à satellite.