Interference Management and System Optimization with GNSS and non-GNSS Signals for Enhanced Navigation
En les últimes dècades, els sistemes globals de navegació per satèl·lit -comunament anomenats GNSS per les seves sigles en anglès- s'han convertit en un element indispensable en la nostra societat. En l'actualitat, GNSS és usat en una àmplia varietat de sectors i situacions, algunes d'...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:274973 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/274973 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | GNSS Interferencies Interferencias Interference Posicionament Posicionamiento Positioning Tecnologies 621.3 |
| Sumario: | En les últimes dècades, els sistemes globals de navegació per satèl·lit -comunament anomenats GNSS per les seves sigles en anglès- s'han convertit en un element indispensable en la nostra societat. En l'actualitat, GNSS és usat en una àmplia varietat de sectors i situacions, algunes d'elles oferint serveis crítics, com pot ser el transport, telecomunicacions, i finances. Per aquesta raó, i combinat amb la relativa facilitat que avui dia un atac es pot efectuar amb simplement un transmissor basat en ràdio definida per software -SDR per les seves sigles en anglès- GNSS s'ha convertit en un dels principals objectius quant a atacs de diversa naturalesa i motivació. Avui dia, pràcticament qualsevol persona pot comprar dispositius amb els quals generar interferències (coneguts com a dispositius jamming) per molt pocs euros. Aquests dispositius poden interferir greument certes bandes freqüencials, com per exemple les utilitzades pels sistemes de navegació per satèl·lit. La falta de disponibilitat en el servei ofert pels sistemes de navegació (la falta de servei es pot estendre a diversos km^2)) podria acabar en conseqüències desastroses, com per exemple una pèrdua econòmica o posant en perill vides humanes. Alguns serveis crítics per a la humanitat basen el seu correcte funcionament en els sistemes de navegació per satèl·lit. Fonamentalment, aquesta tesi s'enfoca en el desenvolupament d'algorismes i nous mètodes per a la gestió d'interferències en GNSS. L'enfocament principal és en la detecció i classificació d'interferències, encara que també es tracten temes sobre localització i mitigació d'interferències. Els algorismes de detecció i classificació analitzats en aquesta tesi van ser triats des del punt de vista del sector de l'aviació, en el qual restriccions addicionals (per exemple, la posició i orientació de les antenes, numero total d'antenes, vibracions a causa del moviment, etc.) són necessàries de tenir-les en compte. Els algoritmes de detenció i classificació seleccionats en aquesta tesi són aplicats a nivell de pre-correlació, els quals es basen en el senyal rebut en cru (abans del seu processament en el domini digital). Aquests algorismes apliquen processament en el domini digital al senyal rebut (per exemple, transformacions en temps-freqüència). Amb els algorismes analitzats, interferències a tan baixa potència com 0 dB respecte al senyal desitjat poden ser detectades. Els algorismes de classificació d'interferències combinen els senyals rebuts amb xarxes neuronals convolucionals -CNN per les seves sigles en anglès- i màquines de vectors de suport -SVM per les seves sigles en anglès- per a determinar el tipus de senyal interferent d'entre totes les estudiades. La precisió dels algorismes de classificació en aquest estudi és superior al 90% en tots dos casos. Sabent el tipus de senyal interferent, els algorismes de mitigació i/o localització poden ser optimitzats per a obtenir els millors resultats. A més a més, aquesta tesi també estudia l'ús de mètodes alternatius de posicionament, partint de la premissa que el servei ofert pels actuals sistemes de navegació per satèl·lit no està disponible i/o no podem confiar en ells a causa de la certesa que estan sofrint un atac. Per tant, davant la necessitat d'obtenir la solució de posició, velocitat, i temps (PVT), s'ha de trobar un sistema alternatiu que ofereixi similars característiques, com per exemple les xarxes cel·lulars (4G, 5G o futurs llançaments) i/o constel·lacions de satèl·lits situats en orbita baixa -LEO per les seves sigles en anglès-. Aquests sistemes de satèl·lit en òrbita baixa probablement usaven diferents bandes freqüencials, la qual cosa els fa menys probables de ser bloquejats alhora que els actuals sistemes de GNSS. En aquest sentit, posicionament basat en orbita baixa LEO són estudiats, concretament des del punt de vista de la seva viabilitat i el rendiment esperat. |
|---|