KNOXVILLE, TN, 24 décembre 2025 /24-7PressRelease/ -- Le positionnement précis devient de plus en plus critique pour des applications allant de la mobilité autonome à la surveillance des infrastructures résilientes. Les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) actuels offrent une couverture mondiale, mais souffrent souvent de signaux faibles, de trajets multiples en milieu urbain et de vulnérabilités aux interférences. Une nouvelle étude a mené des simulations approfondies sur les systèmes de positionnement, navigation et synchronisation (PNT) basés sur des satellites en orbite terrestre basse (LEO) dans divers environnements extérieurs représentatifs. La recherche a évalué la puissance du signal, la qualité de la géométrie, la précision du positionnement et la robustesse aux interférences sous différentes fréquences porteuses, puissances de transmission des satellites et conceptions de constellation. Les résultats montrent que les constellations LEO optimisées, en particulier en mode hybride avec le GNSS, améliorent significativement la précision et maintiennent des performances solides dans les scénarios urbains où le GNSS se dégrade.

Les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) actuels soutiennent les services mondiaux de positionnement, navigation et synchronisation (PNT) depuis des décennies, mais les applications modernes exigent une fiabilité accrue, une convergence plus rapide et une résistance au brouillage et à l'usurpation. Dans les villes denses ou les environnements partiellement obstrués, la puissance du signal GNSS diminue et l'erreur de trajets multiples augmente, limitant la précision. Parallèlement, la dépendance mondiale au GNSS accroît les risques de sécurité si des interférences désactivent la navigation. Les systèmes en orbite terrestre basse (LEO) sont apparus comme une alternative prometteuse, offrant une puissance reçue plus élevée, une meilleure géométrie satellitaire et des options de spectre plus larges. Face à ces défis, les chercheurs visent à évaluer si le PNT-LEO peut compléter ou améliorer les performances du GNSS grâce à des simulations à grande échelle et des comparaisons de conception ; sur la base de ces problèmes, des recherches plus approfondies sont nécessaires.

Des chercheurs de l'Université de Tampere et de l'Universitat Autònoma de Barcelone ont publié (DOI : 10.1186/s43020-025-00186-5) une analyse comparative en décembre 2025 dans Satellite Navigation. L'étude examine comment différentes configurations de constellation LEO se comportent en termes de précision de positionnement et de robustesse aux interférences lorsqu'elles fonctionnent seules ou conjointement avec le GNSS. En utilisant une modélisation semi-analytique et 192 000 simulations de Monte-Carlo, l'équipe a évalué 400 utilisateurs à travers les régions européennes dans cinq scénarios extérieurs. Les variables clés comprenaient les bandes porteuses (1,5/5/10 GHz), les niveaux de puissance isotrope rayonnée équivalente et la conception de la géométrie de la constellation.

L'équipe a simulé plusieurs architectures de constellation autonomes et hybrides, analysant le rapport porteuse/bruit (C/N0), la dilution de précision géométrique (GDOP), la dilution de précision de position (PDOP) et la précision 3D limite inférieure. Les résultats indiquent qu'une PIRE de 50 dBm est suffisante pour un positionnement extérieur de haute qualité lors d'un fonctionnement dans les bandes L et C. Alors que les plateformes à 10 GHz nécessitent une puissance plus élevée pour compenser l'affaiblissement de propagation, les modes hybrides LEO+GNSS montrent une stabilité et une fiabilité nettement améliorées.

Les constellations multi-couches telles que Çelikbilek-1 et Marchionne-2 ont fourni un équilibre favorable entre le nombre de satellites et la géométrie globale, surpassant les configurations à couche unique. Dans des conditions sévères de canyon urbain, la précision du GNSS s'est dégradée jusqu'à sept fois, tandis que le PNT-LEO a maintenu des performances de télémétrie stables avec une perte limitée. La résistance aux interférences s'est également améliorée : une puissance de signal LEO plus forte signifie que les brouilleurs nécessitent une intensité bien plus grande pour causer une dégradation équivalente. Les conceptions hybrides ont fourni les gains les plus significatifs. Des combinaisons telles que Çelikbilek-1 + Système de positionnement global (GPS)/Galileo, ou de type CentiSpace + BeiDou, ont donné de meilleures distributions PDOP, une disponibilité de fixation plus rapide et une couverture utilisateur plus large. Les auteurs concluent que les systèmes LEO ne visent pas à remplacer le GNSS, mais plutôt à améliorer la disponibilité et la résilience dans des environnements où le signal est mis à l'épreuve.

« Nos résultats montrent que des constellations LEO de puissance modérée peuvent considérablement renforcer le positionnement extérieur sans nécessiter de matériel satellitaire coûteux », ont noté les auteurs. « La géométrie joue un rôle majeur – des constellations multi-couches soigneusement conçues atteignent une forte précision même avec moins de satellites. Au fur et à mesure que le PNT-LEO se développe, l'intégration hybride avec le GNSS offre la voie la plus rentable vers des solutions PNT sécurisées et robustes. Ce travail fournit des orientations pour les futurs concepteurs de systèmes évaluant les compromis entre fréquence, puissance de transmission et configuration de constellation. »

Les résultats suggèrent une voie de déploiement réaliste pour une navigation par satellite résiliente. Le PNT amélioré par LEO pourrait bénéficier aux véhicules autonomes, au routage des drones, à la réponse d'urgence, à l'agriculture de précision et à la surveillance des infrastructures critiques – en particulier là où le GNSS faiblit dans des environnements denses en interférences ou de grande hauteur. Une transmission LEO de plus faible puissance réduit également les coûts de déploiement, ouvrant l'accès aux opérateurs commerciaux. Les travaux futurs pourraient évaluer le potentiel de positionnement intérieur, l'expansion de la bande passante et les tests en orbite réelle pour affiner les hypothèses de simulation. Alors que la demande mondiale pour un PNT sécurisé augmente, l'intégration du LEO et du GNSS pourrait devenir une pierre angulaire de la technologie de navigation de nouvelle génération.

Références
DOI
10.1186/s43020-025-00186-5

URL de la source originale
https://doi.org/10.1186/s43020-025-00186-5

Informations sur le financement
Ce travail a été soutenu par la bourse de doctorat du doyen de l'Université de Tampere. Ce travail a également été partiellement soutenu par le projet LEDSOL financé dans le cadre du programme LEAP-RE par le programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne sous l'accord de subvention 963530, par la subvention 352364 du Conseil de la recherche de Finlande, et par l'Agence espagnole de recherche (AEI) sous la subvention PID2023-152820OB-I00 financée par MICIU/AEI/10.13039/501100011033 et par le FEDER/UE, et la subvention PDC2023-145858-I00 financée par MICIU/AEI/10.13039/501100011033 et par l'Union européenne NextGenerationEU/PRTR.

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