Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin prétendent, dans un article en preprint (non évalué par leurs pairs), avoir réussi à faire de la rétro-ingénierie sur les signaux des satellites de Starlink.
Le MIT Technology Review explique qu’en 2020 Todd Humphreys et ses collègues ont proposé à SpaceX d’essayer de monter une alternative au GPS au cas où le système de géolocalisation aurait un problème. Certains dirigeants de l’entreprise étaient intéressés mais Elon Musk aurait lui-même décliné. Les chercheurs se sont quand même obstinés et aventurés dans une opération de rétro-ingénierie.
Après avoir acheté un simple terminal Starlink et lancé le streaming de vidéos YouTube haute-définition (des vidéos de Rafael Nadal selon le MIT Technology Review), ils se sont rendus compte que ces signaux étaient basés sur la technique de l’Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) utilisée aussi bien par le Wi-Fi que par les réseaux mobiles (3G, 4G, 5G).
Sans chercher à casser le chiffrement, ils se sont concentrés sur d’éventuelles séquences de synchronisation. Bingo ! Et ces séquences donnent des informations sur la vitesse et la distance du satellite. Combinées avec celles sur les mouvements des satellites partagées publiquement par SpaceX pour réduire les risques de collision, ces données permettent, selon les chercheurs, de déterminer la position du récepteur à 30 mètres près.
Ils estiment être capables d’arriver à moins d’un mètre de précision si SpaceX leur communiquait des données plus précises.
Commentaires (36)
#1
Donc il n’est pas nécessaire que les satellites embarquent une horloge atomique ?
#2
Des signaux de synchronisation caché dans un flux vidéo ? ça me rappelle un film
#2.1
Non, la synchro se fait “avant” le film …
#2.3
Je pense qu’il fait un clin d’œil à “Independence Day : Le Jour de la riposte”
Ou les aliens utilisent les satellites des humains pour synchronisé leur attaque…
#2.2
Trou de mémoire … Quel film est-ce donc ?
#2.4
J’ai bon ?
#3
Que quelqu’un me corrige si je dis des âneries, voici ce que je pense :
Dans le cas d’un satellite de géolocalisation, celui-ci est autonome et doit donc embarquer une horloge atomique pour garder une référence de temps “parfaite” afin de calculer correctement les vitesses et les positions.
De fait, ici, le satellite Starlink est en communication permanente avec le sol, et peut donc récupérer un temps précis (même moins précis) depuis le sol.
C’est donc certainement moins précis, par contre la promesse d’arriver à 1 mètre de précision viendrait contredire ce raisonnement.
#3.1
En statique avec un bon récepteur on est au cm près avec le GPS. 30 mètres c’est plutôt bon quand on compare avec le GPS grand publique en mouvement.
#3.3
30m c’est au contraire assez mauvais. La démo est amusante mais ne présente aucun intérêt pratique à part de démontrer le fonctionnement des systèmes GNSS (ça fait 50 ans qu’on a le concept démontré par ces chercheurs). Dans le système GPS/Galileo, le segment sol donne aux satellites leurs positions et les satellites la diffuse ensuite dans les messages de navigation, en plus du temps d’émission, à tous les recepteurs. Ici cette information a été donnée par un autre moyen au récepteur mais le principe est le même.
#3.4
“Il n’y a plus” de GPS “militaire” et “civil”, cf mon post précédent.
Ceci dit, il y a des récepteurs plus précis, mais a priori, pas de raison de ne pas pouvoir les acquérir pour un usage civil (plutôt “pas d’utilité”).
Entre temps j’ai aussi trouvé une source qui dit que la désactivation du “selective availability” aurait été amenée par des offres civiles qui permettaient de contourner l’imprecision introduite.
#3.2
Petite précision du coup : même les satellites GNSS se synchronisent avec le sol ; c’est au moins le cas pour Galileo et le GPS
#4
Film Contact (1997) avec Jodie Foster
#4.1
+1
#5
Elon devrait dire oui, lui qui semble vouloir devenir le gourou bienfaiteur New Age de l’humanité apportant sa sagesse sur des sujets aussi divers que l’indépendance de Taïwan… (et habitant à Hong Kong depuis une dizaine d’années, je peux vous dire que sa proposition de “Taïwan pourrait être sous un statut chinois 1 pays, 2 systèmes comme HK est vraiment une ÉNORME connerie !” Les Hongkongais avec la loi illégale votée à Pékin en 2019 sur la sécurité nationale l’ont toujours en travers de la gorge. Normal, chanter certaines chansons dans la rue t’emmène illico au poste de police et peut-être en taule…
#6
#6.1
Je préfère les cancaneurs.
D’ailleurs Starlink a pompé le script à Tim Burton.
#7
Je suis pas sure, même avec une clé de déchiffrement militaire que le GPS soit au cm près.
Galileo, plus récent et plus précis, descend au mieux à 20cm. Ce qui est déjà carrément dingue sachant qu’un satellite se déplace à 14000 km/h.
Il est sûrement possible de descendre un peu plus bas avec les codes militaire et en recoupant et moyennant les signaux GNSS de tous les satellites ainsi que d’autre signaux terrestres, mais clairement pas pour le GPS uniquement.
#7.1
Clinton a décidé d’ouvrir la résolution “militaire” au public. Il n’y a pas de garantie que le signal ne sera pas de nouveau chiffré un jour, mais pour le moment, le même signal est accessible en grand public ou militaire.
“As part of his on going effort to bring the benefits of government investments in science and technology to the civilian and commercial sectors, President Clinton ordered that the intentional degrading of the civilian Global Positioning System (GPS) signal be discontinued at midnight tonight.” (01/05/2000)
Source : archives nationales (US)
Edit : commencer par “de mémoire” pour finir citer une source fiable est un peu nul ;)
#8
Infos Wikipedia sur Galileo : https://fr.wikipedia.org/wiki/Galileo_(syst%C3%A8me_de_positionnement)
Service ouvert
Le service ouvert correspond à l’utilisation civile du GPS actuel, c’est le plus utilisé par les particuliers […] Un récepteur qui utilise les deux bandes de fréquences peut obtenir une précision horizontale de moins de 4 mètres et une précision verticale de moins de 8 m.
Service de haute précision
Le service de haute précision […] qui permet une précision d’environ de 20 cm en horizontal et 40 cm en vertical3. Ses signaux peuvent être complétés par des signaux provenant de stations terrestres pour atteindre une précision inférieure à 10 cm.
#8.1
Avec le GPS RTK, on descend au millimètre mais il faut une base terrestre assez proche.
Bossant sur un projet de robot tondeuse et grâce au réseau Centipede, j’atteins 5cm de précision.
#9
Pour mettre tout le monde d’accord, un peu de lecture:
https://reseau-orpheon.fr/le-reseau-orpheon/le-positionnement-gps-gnss/
#10
Roh, ca va, j’ai que 22 ans de retard sur l’info
Du coup, ça confirme que même avec la précision militaire dont nous profitons tous maintenant, ça ne descend pas au cm.
#11
Tu n’as qu’a lire le lien que j’ai mis juste avant, c’est même quelques mm
#11.1
La page en lien ne dit pas que c’est quelques mm. Elle dit que l’on avoir une position exacte au centimètre près (et parfois mieux).
Elle dit en dessous : on estime l’erreur à environ 1 mm/km d’éloignement de la station GPS de référence. C’est peut-être de là que vient la confusion.
#12
Ayant en tête un projet similaire, je comptais me baser sur une ou deux stations terrestres que j’installerais moi-même, donc très très proches (à moins de 100m du récepteur mobile). Je te remercie d’avoir partagé ton expérience, ça me conforte dans mon idée.
Je trouve dommage que ce ne soit pas proposé sur des robots tout faits, enterrer un fil c’est casse-pied à faire et à déplacer, et impose des restrictions sur la forme de la zone.
#12.1
Me semble que c’est plutôt 1cm la résolution avec le réseau centipède quand la station de base est située au même endroit que le recepteur GPS RTK (5cm à 50km de la station de base).
C’est principalement utilisé par les agriculteurs pour passer au même endroit dans les champs mais c’est ouvert à tout le monde. (globalement les régions agricoles sont très bien couvertes, pour le reste, il faudra probablement installer une station de base (~500€)
J’ai déjà une tondeuse (avec un fil périmétrique) mais de mon point de vue c’est le futur des tondeuses automatiques.
#13
Quelle surprise de voir parler de Centipède ici !! Ma base GNSS est sur ce réseau depuis quelques années, et je contribue au développement. Personnellement je m’en sers principalement pour mes contributions au projet OpenStreetMap.
Sinon, le signal militaire existe toujours. C’est la dégradation du signal civil qui a été supprimée. D’ailleurs, des petits malins la contournait facilement, en utilisant une méthode qui est devenue le dgps. La rumeur dit aussi que le souhait de l’europe de créer sa propre constellation a poussé les Usa à supprimer cette détérioration.
#14
Je comptais me fabriquer la station de base vu que je peux communiquer comme je veux avec le récepteur car je le fabrique aussi, donc ce serait moins cher et plus proche. Mais pourquoi pas utiliser ce réseau si ça fonctionne, c’est juste que je ne le connaissais pas.
La question que je me pose c’est pourquoi c’est le futur et pas déjà le présent, il n’y a aucune nouvelle technologie à développer ni à attendre pour faire une tondeuse guidée par satellite, encore plus s’il y a déjà un réseau de stations de base. Mais au pire développer une station simple juste prévue pour l’appareil vendu ne me paraît pas du tout hors de portée d’un grand constructeur, ces appareils sont vendus un certain prix quand-même.
#14.1
Du RTK dans une tondeuse autoguidée, et avec les marges des différents intermédiaires, c’est ajouter facilement 1000 euros au coût du produit. Et ensuite il faut une base, hop encore au moins 1000 euros s’il n’y en a pas à proximité. Il ne faut pas oublier que le cas de la France, avec le réseau centipède, est un cas à part, dans la majorité des pays ça n’existe pas.
On peut aussi ajouter le fait qu’un jardin comporte souvent des obstacles, des arbres, qui pourraient détériorer suffisamment le signal pour que le robot ne sache plus vraiment où il est. Il faut donc utiliser un récepteur avec des capteurs supplémentaires pour palier ces problèmes. De l’ingénierie en plus, des coût en plus, et une mise en place plus technique pour l’utilisateur.
Ah au fait, c’est le présent : https://www.ardumower.de
#14.2
mon projet actuel est celui la : https://github.com/ClemensElflein/OpenMower qui utilise une tondeuse low-cost du marché mais change toute l’électronique dedans.
Mais le sous project Mowgli a permis avec de la rétro-ingénierie de utiliser la carte de base.
Il faut rajouter à ça un PI, la carte GPS et un IMU 9 axes.
#15
C’est pour ça que je pensais plutôt à une station pas RTK mais custom, plus simple, moins puissante et dédiée à ce produit, à poser dans le jardin ou contre la maison, ou intégrée directement au chargeur. Comme ça plus de problème de réseau, et la proximité permet à une faible puissance d’assurer la réception du signal même en cas d’obstacles et de diminuer la complexité des traitements logiciels nécessaires.
Une station de base c’est un récepteur satellite, un émetteur radio, et du logiciel. Qu’est ce qui coûterait aussi cher pour atteindre par exemple une précision inférieure à 10 cm avec une station située à 50 m ?
Merci pour le lien, si on peut y acheter juste la mécanique ça pourrait m’intéresser. Après c’est du présent mais pas pour le grand public, donc ça reste un peu du futur quand-même.
#15.1
Bref, dans tous les cas, ça ne peut pas être “pas cher” pour le moment.
#16
Chez Husvarna toute la série epos est guidée par GPS + station terrestre donc les robots tondeuses guidés par GPS existent déjà.
#17
J’essaie d’être plus explicite : je n’essaie pas d’être précis à 2 cm avec une base à 50 km, mais de comparer la position reçue par le récepteur de la base à celui du récepteur mobile situé à quelques dizaines de mètres maximum. C’est du GPS différentiel entre 2 récepteurs GNSS très proches, après peut-être que cette configuration ça ne permet pas de descendre sous 10 cm, c’est justement l’inconnue pour moi. Je n’ai pas encore eu l’occasion de tester.
Le chargeur ce n’était qu’un exemple, le long du mur aussi, je n’ai pas fait d’étude de faisabilité avant de dire ça, et je n’ai pas non plus combiné les deux. Et s’il suffit d’éloigner le chargeur du mur, ça ne me paraît pas inenvisageable.
S’il est déjà fixé avant je pense qu’il peut passer sous l’arbre sans trop perdre de précision, on peut aussi le combiner avec une mesure de distance parcourue mesurée sur les roues. Après oui on ne va pas tondre sous une forêt, mais en effet ça peut poser problème sur certains terrains trop arborés.
#18
Super, merci, je vais surveiller ça de près !
Et sans réseau Centipède, ça pourrait marcher ? A quelle précision ? Le lien GitHub n’en parle pas.
#19
As-tu un lien pour le sous-projet Mowgli?