Projets CLUG : Les défis pour le GNSS dans l'environnement ferroviaire
Dans l’environnement ferroviaire, plusieurs facteurs affectent la qualité du signal GNSS dans l'environnement ferroviaire, et ceux-ci doivent être identifiés dans le cadre d’un processus de conformité CENELEC. Certains événements redoutés du GNSS à prendre en compte sont listés ci-dessous :
- Multi-trajets : une erreur de multi-trajets se produit lorsqu'un signal GNSS est réfléchi, sur le mur d'un bâtiment par exemple. Si ce signal réfléchi est poursuivi par le récepteur, il en résulte une erreur d’estimation de la distance entre le récepteur et le satellite. Normalement, on distingue deux types différents de multi-trajets qui s'appliquent au code et à la phase de la porteuse : en visibilité directe (LOS) ou sans visibilité directe (NLOS).
- Interférence/Brouillage : le signal GNSS peut être intentionnellement (Brouillage) ou non (Interférence) perturbé, ce qui est un problème majeur aujourd’hui. Ces Evénements Redoutés se produisent lorsque, intentionnellement ou non, les signaux GNSS sont rendus indisponibles. Par exemple, avec un brouilleur assez bon marché et facilement disponible, en quelques secondes, les signaux GNSS peuvent être rendus indisponibles et peuvent provoquer des situations critiques lorsque les solutions de positionnement associées dépendent uniquement ou principalement des signaux GNSS. Un brouillage involontaire se produit dans les fréquences à l’intérieur ou à l’extérieur de la bande fréquentielle et peut dégrader les signaux GNSS. Les communications VHF fixes, les harmoniques des stations de télévision, certains radars, les communications mobiles par satellite et les systèmes militaires sont à l'origine de signaux de brouillage involontaires.
Les effets de ces événements peuvent être affectés soit en probabilité, soit en impact selon l'environnement environnant du train :
- Régions habitées : En règle générale, dans les régions habitées, la probabilité d'interférences dues à des sources de signaux RF artificielles, ainsi que de trajets multiples dus à la réflexion du signal sur les bâtiments est généralement plus élevée. Plus la région est peuplée, plus la probabilité est grande. Les pires cas de cet environnement peuvent être trouvés dans des zones urbaines traditionnellement très peuplées (par exemple Francfort, New York). De plus, la visibilité satellite dans cet environnement est extrêmement limitée en raison des constructions artificielles qui peuvent également générer des effets de trajets multiples par exemple. Dans l'ETSI TS 103 246 -3 V1.3.1 (2020-10), quelques exemples des conditions d'atténuation du ciel sont décrits qui peuvent être utilisés pour simuler cet environnement (voir figures 1 et 2). En raison de la visibilité réduite des satellites et de la force du signal réduite, le bruit de mesure des mesures de code et de phase des signaux GNSS augmentent , ce qui entraîne une réduction de la précision de positionnement. Dans les pires cas, une indisponibilité du positionnement GNSS est possible.
- Montagnes et vallées : les sources d'interférence se produisent avec une probabilité plus faible dans ce type d'environnement, mais les effets de multi-trajets sont encore fréquents. Comme pour les régions habitées, la visibilité des satellites est considérablement limitée mais également fortement dépendante des caractéristiques topographiques spécifiques de la zone en question (par exemple, la position des hautes montagnes). Les plus gros problèmes surviennent sur les flancs des montagnes et dans les vallées. L'effet s'intensifie à mesure que le terrain devient plus escarpé. La vue satellite est jusqu'à un certain niveau similaire à la région habitée. Ainsi, les conditions d'atténuation du ciel décrites dans les figures 1 et 2 peuvent être utilisées à des fins de simulation. En raison de ces similitudes, les effets se ressemblent également, un bruit de mesure accru peut donc être attendu, ce qui entraîne une aussi une réduction de la précision. Dans les pires cas, une indisponibilité du positionnement GNSS est aussi possible.
Sur la base de l'expérience acquise au cours des dernières années, le GNSS peut être considéré comme une technologie importante pour des applications ferroviaires sécuritaires et non-sécuritaires.
En raison des défis détaillés ci-dessus, une évaluation basée sur l'expérimentation en laboratoire est essentielle. Et ces événements et environnements doivent être pleinement maitrisés dans le cadre d'un processus de conformité CENELEC menant à la certification.
Au sein du projet CLUG, les événements et environnements mis en évidence sont pris en compte très sérieusement dans les processus d'analyse, de test et de certification du prototype.
