Le GPS est le premier et toujours prédominant GNSS, à tel point que l’utilisation de la navigation par satellite est synonyme de l’initialisme GPS. Le GPS a été créé au début des années 1970, lorsque le ministère de la Défense (DOD) a voulu garantir un système de navigation par satellite stable et accessible à usage militaire. Le DOD a lancé son premier système de navigation avec satellite de synchronisation et de télémétrie en 1978; le système de 24 satellites a atteint sa pleine capacité opérationnelle (FOC) en 19934. Le DOD travaille constamment à l’amélioration de ses satellites et du système ; le dernier bloc de satellites GPS, GPS III/IIIF, lancé en 2018. Ces améliorations contribuent à maintenir le GPS en tant qu’étalon-or du GNSS.

En juin 2021, un total de 31 satellites opérationnels étaient en orbite, y compris des satellites anciens et nouveaux et des pièces de rechange en orbite. Le GPS fournit actuellement deux niveaux de service : le service de positionnement standard, qui est disponible pour tous les utilisateurs de manière continue et mondiale, sans frais d’utilisation directs ; et Precise Positioning Service, dont l’accès est limité aux forces armées américaines, aux agences fédérales américaines et à certaines forces armées et gouvernements alliés.

Le GPS a été développé par l’armée américaine ; cependant, le système est disponible pour les utilisateurs du monde entier. La Politique spatiale nationale de 2010 a encouragé la coopération internationale liée au GPS et au GNSS. La politique a ordonné aux États-Unis de « s’engager avec des fournisseurs de GNSS étrangers pour encourager la compatibilité et l’interopérabilité, promouvoir la transparence dans la fourniture de la fonction publique et permettre l’accès au marché pour l’industrie américaine ». La politique stipule également que les États-Unis peuvent utiliser « des services étrangers de positionnement, de navigation et de synchronisation (PNT). . . pour augmenter et renforcer la résilience du GPS.

GLONASS

Conformément à son modèle d’imitation de la technologie américaine, l’Union soviétique a décidé de déployer son propre GNSS. Le développement de GLONASS a commencé en 1976, seulement 3 ans après que les États-Unis ont commencé à travailler sur le GPS. GLONASS fournit « des données de positionnement et de vitesse en temps réel pour les objets de surface, maritimes et aériens du monde entier ».

La première génération de la constellation GLONASS était entièrement peuplée en 1996, mais il y avait un écart de service entre les gouvernements du Kremlin : seuls 7 des 24 satellites étaient encore en service en 2002, ce qui a nui à la crédibilité du système. Désireux de retrouver sa gloire passée, la Fédération de Russie a entièrement peuplé GLONASS, atteignant FOC le 8 décembre 2011. La génération actuelle comprend à nouveau une constellation de 24 satellites. Les satellites actifs offrent une durée de vie plus longue, une électronique supérieure, des radios plus performantes et un matériel plus robuste. Comme dans le cas du GPS, l’utilisation et les applications militaires, telles que les munitions à guidage de précision, ont déterminé les exigences GLONASS. GLONASS est un système militaire sans vergogne, exploité par les Forces de défense aérospatiales russes. Parce que le système est mondial, l’armée russe utilise GLONASS dans des opérations dans le monde entier, comme les actions récentes en Syrie. L’adoption de GLONASS a été lente, même à l’intérieur de l’Union soviétique et de la Russie. Cependant, la Russie a poussé l’adoption internationale à peu près au moment où GLONASS a retrouvé sa pleine capacité opérationnelle.

Un accord en 2000 a permis à la Chine non seulement d’utiliser GLONASS pour la navigation de base, mais aussi de déployer des munitions guidées par GLONASS. Plusieurs accords de grande envergure avec la Chine en 2019 incluent à la fois l’utilisation de GLONASS (la discussion d’un précédent accord GLONASS-BeiDou suit plus loin dans cet article) et l’interopérabilité avec des stations radar au sol construites pour prendre en charge BeiDou. En 2008, le Brésil s’est engagé à utiliser et à aider au développement de GLONASS dans le cadre de deux accords majeurs sur la technologie militaire. En 2010, la Russie a signé un accord pour partager le signal de haute précision GLONASS avec l’Inde. Toujours en 2010, l’Ukraine a signé un accord avec la Russie pour aider à développer GLONASS, après avoir accepté d’aider l’UE à établir Galileo à peine 5 ans auparavant. Puis, en 2013, la Russie et la Biélorussie ont signé un vaste accord militaire et réglementaire qui incluait GLONASS. Du côté des consommateurs, Garmin et de nombreux fabricants de téléphones portables ont commencé à prendre en charge le GPS et le GLONASS en 2011. Ces chipsets combinés GPS/GLONASS multi-GNSS pour les téléphones portables et les systèmes de navigation automobile ont établi le paradigme de conception utilisé par les récepteurs couramment utilisés aujourd’hui qui prennent en charge le GPS, le GLONASS , Galileo et BeiDou.

Galileo

Galileo est le GNSS européen. La Commission européenne et l’Agence spatiale européenne ont construit Galileo ensemble pour fournir à leurs États membres une alternative européenne indépendante au GPS ou au GLONASS, car ces systèmes peuvent être dégradés ou refusés par leurs propriétaires à tout moment (bien que les États-Unis se soient depuis engagés à ne pas dégrader le GPS). Galileo a été mis en service en 2016 et compte actuellement 26 satellites en orbite ; il atteindra probablement son objectif de 30 satellites dans un proche avenir, car il a récemment subi un retard de lancement. Galileo fournit actuellement tous ses services prévus, mais les performances seront améliorées lorsque tous les satellites seront en ligne. Galileo fournit un service ouvert et gratuit au public et un service public réglementé plus précis, limité aux services militaires et d’urgence.

Lors du développement de Galileo, des tensions importantes sont apparues entre les États-Unis et l’UE au sujet de la fréquence de son service public réglementé. L’UE avait prévu d’utiliser une gamme de fréquences qui chevauchait la fréquence militaire du GPS. Le chevauchement des fréquences aurait empêché les États-Unis de brouiller le service de haute précision de Galileo dans un scénario de guerre sans également brouiller une fréquence GPS cryptée spécifique à l’armée américaine. Les États-Unis étaient également très préoccupés par les intentions de la Chine de devenir membre à part entière du programme Galileo. L’UE a finalement accepté de modifier les fréquences prévues et de mettre fin à l’implication chinoise.

BeiDou

La Chine a décidé de développer BeiDou après la crise du détroit de Taiwan de 1995-1996, lorsqu’une perturbation inattendue du GPS a fait perdre à l’Armée populaire de libération la trace de ses missiles balistiques tirés au-dessus du détroit de Taiwan. La Chine a décidé qu’elle ne pouvait pas se permettre de répéter un tel incident et devait investir dans son propre système PNT par satellite. Même si la Chine avait un accord permanent avec la Russie pour utiliser GLONASS pour la navigation de base et les munitions guidées par GLONASS, la Chine a persisté dans son plan de développement de BeiDou. Compte tenu de l’émergence de la Chine sur la scène mondiale et de son désir de reconnaissance, cette décision n’est pas surprenante ; Pékin souhaite un GNSS dont il puisse garder le contrôle total.

BeiDou en est actuellement à sa troisième génération de satellites. En 2000, BeiDou-1 a été achevé et a commencé à fournir des services PNT uniquement à la Chine; en 2012, BeiDou-2 a été achevé et a commencé à fournir des services à la région Asie-Pacifique. La troisième et dernière phase du projet, BeiDou-3, a franchi une étape importante en 2018 lorsqu’elle a commencé à offrir des services à l’échelle mondiale. Le système préliminaire de BeiDou-3 a été achevé avec le lancement de son dernier satellite en juin 2020. BeiDou utilise deux types de service généraux différents : le service de radionavigation par satellite (RNSS) et le service de radiodétermination par satellite (RDSS). Le RNSS fonctionne comme les autres GNSS et a été conçu pour avoir des performances similaires. Le RDSS est très différent : une station au sol utilisant les signaux des satellites BeiDou calcule la position d’un utilisateur. L’approche RDSS permet une communication de messages à grand volume et une couverture étendue. Cependant, tout emploi de BeiDou où se trouvent des stations au sol permet au gouvernement chinois de surveiller l’emplacement d’un utilisateur. Le RNSS et le RDSS permettent à l’utilisateur d’envoyer des communications via un service de messages courts (SMS), une fonctionnalité unique parmi les GNSS à BeiDou. Les implications opérationnelles d’une telle fonctionnalité signifient que le gouvernement chinois dispose d’un système pour diffuser des messages à tout utilisateur BeiDou compatible dans le monde. Les applications potentielles d’une telle fonctionnalité sont illimitées.

Bien que chaque GNSS diffuse un signal plus précis pour une utilisation militaire et gouvernementale uniquement, BeiDou fournit de manière unique à ces utilisateurs sensibles des informations sur l’état et la précision actuelle du signal de navigation en temps réel. BeiDou a été largement intégré à l’armée chinoise depuis au moins 2014, et l’armée utilise fortement la fonction SMS ; il est idéal pour communiquer entre les unités et les quartiers généraux dans des endroits éloignés. L’armée a également intégré BeiDou dans ses munitions à guidage de précision, y compris les missiles balistiques et de croisière. Bien que la Chine promeuve BeiDou dans le monde entier, en particulier dans la région Asie-Pacifique et les pays BRI, sa relation BeiDou la plus développée est avec le Pakistan. En décembre 2018, dans le cadre d’un accord de coopération militaire avec la Chine, le Pakistan était le seul pays autorisé à utiliser le service restrictif BeiDou. Le Pakistan a également signé un accord unique en son genre avec la Chine en 2013 pour installer cinq stations d’augmentation au sol BeiDou et un centre de traitement, permettant une plus grande précision dans le pays.

La Chine commercialise agressivement BeiDou auprès du secteur privé, en particulier dans le cadre de sa BRI dans les pays asiatiques. En 2013, les leaders de l’électronique Qualcomm et Samsung ont collaboré pour mettre sur le marché les premiers smartphones incluant BeiDou ; leurs smartphones et tablettes ont également été les premiers à suivre trois GNSS : GLONASS, GPS et BeiDou. Ensemble, cela a marqué une étape importante pour l’inclusion de BeiDou sur le marché mondial de l’électronique grand public ainsi que pour la synthèse de plusieurs systèmes PNT sur des appareils portables. BeiDou a fait la transition vers l’électronique grand public plus rapidement que GLONASS, étant entré sur le marché à un stade ultérieur de la maturité de l’électronique portable après que deux autres GNSS (GPS et GLONASS) aient établi une demande et un précédent. Les smartphones ont commencé à utiliser Galileo en 2016, et il est maintenant courant pour les appareils grand public de suivre à l’aide de plusieurs GNSS. De toute évidence, le marché de l’électronique intelligente grand public a vu l’intérêt d’utiliser d’autres sources de PNT.

À la fin de 2019, plus de 70 % des smartphones chinois utilisaient BeiDou pour les services de positionnement, avec 57 milliards de dollars de biens et services liés à cette capacité. La Chine vise à utiliser BeiDou, ainsi que sa technologie de téléphonie mobile de cinquième génération, pour dominer le marché des services de télécommunications, qui, selon la Chine, inclura des technologies de nouvelle génération telles que les véhicules autonomes. Des accords d’utilisation de BeiDou dans le cadre de la vaste BRI chinoise ont déjà été signés avec 120 partenaires. Plus de 30 pays, 400 millions d’utilisateurs et 6,5 millions de véhicules utilisent BeiDou. Sans abandonner le GPS, grâce aux chipsets radio multi-GNSS, le monde a également adopté BeiDou.

Comparaisons

En plus d’être un GNSS à part entière, BeiDou est un élément essentiel de l’architecture numérique de la BRI chinoise. Par conséquent, la Chine fait la promotion agressive de BeiDou dans le cadre de son système complet de marchandises lorsqu’elle commercialise dans d’autres pays. La Chine a en effet connu un regain d’activité concernant BeiDou au sein de la communauté internationale au cours des dernières années. Les professionnels de la sécurité devraient s’attendre à ce que davantage de pays adoptent le système ou se coordonnent avec la Chine maintenant que BeiDou a atteint le FOC.

De manière quelque peu surprenante, la Russie est l’un de ces pays qui, malgré le GLONASS, a signé un accord de coopération et de compatibilité GLONASS-BeiDou en 2015. Cet accord a été suivi d’un projet conjoint sino-russe de route de la soie qui « a marqué le premier projet à grande échelle Effort sino-russe pour partager, comparer et systématiser les données satellitaires » en 2017. En 2018, la Chine et la Russie ont pu s’entendre sur le même chipset, donnant aux utilisateurs « l’accès à la couverture totale de la zone GLONASS-BeiDou, qui s’étend sur 40 satellites fonctionnels » et « englobe toute la surface de la Terre », selon le président du GLONASS, Alexander Gurko. Cette décision a créé une interdépendance technologique entre deux pays qui ont longtemps lutté pour maintenir une frontière pacifique.

La relation de la Chine avec Galileo de l’UE est un peu plus trouble. La participation avortée de la Chine à Galileo a non seulement donné les fondements technologiques de China BeiDou, mais l’a également laissé apparemment libre de toute retombée sur la scène internationale. Il est difficile de comparer directement l’impact militaire de Galileo et de BeiDou car Galileo est géré par des civils et n’est pas bien adapté ou commercialisé pour les systèmes d’armes. Galileo ne fait pas partie d’une vaste initiative d’infrastructure comme BeiDou l’est avec la BRI. L’UE fournit Galileo à la communauté mondiale sans installations importantes en territoire étranger ni agenda politique ; il ne semble pas intéressé par la commercialisation de Galileo en remplacement du GPS, mais considère plutôt Galileo comme une alternative complémentaire ou « plus douce » (par marketing). Dans le domaine commercial, Galileo, tout comme BeiDou, a été largement accepté sur le marché international pour être intégré dans des applications matérielles et logicielles. Ce niveau d’incorporation atténuera probablement tout impact politique ou économique de BeiDou sur les États-Unis simplement en élargissant la concurrence.

Contrairement au réseau cellulaire Huawei 5G – une autre partie de la BRI chinoise contre laquelle le gouvernement américain fait activement campagne dans les pays partenaires en raison de problèmes de sécurité – BeiDou ne constitue pas une menace évidente pour la sécurité des utilisateurs en dehors de l’Asie, où les stations terrestres BeiDou sont installées. Bien que les inquiétudes abondent quant au fait que le signal de navigation puisse installer des logiciels malveillants sur l’appareil d’un utilisateur, une telle possibilité est hautement improbable, selon les experts du secteur. Cependant, des logiciels malveillants peuvent être installés via la puce du récepteur BeiDou, en particulier dans un appareil fabriqué en Chine, ou si l’appareil utilise le service de messagerie à transmission bidirectionnelle. La transmission bidirectionnelle est nécessaire pour que BeiDou surveille l’emplacement de l’utilisateur et fournisse une précision de position améliorée et post-traitée. De plus, la plupart des fabricants de smartphones ne sont pas censés utiliser la fonctionnalité SMS de BeiDou car le service nécessite une grande quantité d’énergie et n’est pas pratique dans un appareil non dédié. Ainsi, alors que de nombreux smartphones aux États-Unis peuvent déjà utiliser BeiDou comme GNSS, il y a peu de risques de sécurité pour les utilisateurs basés aux États-Unis, car la loi américaine n’autorise pas l’installation des stations terrestres chinoises, qui sont nécessaires pour suivre les utilisateurs de BeiDou. sur le territoire américain. L’activité d’écoute unidirectionnelle traditionnelle de réception de PNT est intrinsèquement sûre du point de vue de la cyber-intrusion.

Une analyse

La mise en service de munitions modernes à guidage de précision est l’implication militaire la plus évidente de BeiDou, bien que la Chine dispose depuis longtemps de munitions guidées dotées de cette capacité, d’abord par GPS, puis par le biais d’un accord diplomatique avec la Russie. L’achèvement de BeiDou présente des aspects potentiellement positifs pour les États-Unis et d’autres concurrents mondiaux. BeiDou fournira une redondance pour les applications civiles et militaires dans le monde entier ; la plupart des technologies commerciales intègrent désormais plusieurs GNSS pour tirer parti de cette redondance. Cette redondance peut présenter de puissants avantages, comme la possibilité de recevoir plus de signaux satellites dans un canyon urbain ou, dans des espaces ouverts, d’obtenir des données de position plus précises en utilisant plusieurs GNSS. Les militaires et les gouvernements du monde entier peuvent également utiliser BeiDou pour la redondance. Par exemple, les pilotes américains du U-2 Dragon Lady ont été autorisés à utiliser le multi-GNSS comme système de navigation de secours en cas de panne du GPS de l’avion55. D’autres unités militaires américaines pourraient facilement tirer parti de BeiDou en incorporant des technologies commerciales similaires dans leurs boîtes à outils. Les États-Unis devraient envisager d’autoriser l’armée à utiliser des récepteurs multi-GNSS produits par un fabricant de confiance.

Des investissements continus et diversifiés dans l’espace par d’autres pays, en particulier des pairs et des quasi-pairs, réduisent l’avantage stratégique de « l’espace nucléaire », que ce soit au sens propre ou figuré. Alors que dans le passé, la supériorité écrasante et le nombre de plates-formes spatiales américaines ont fait du domaine spatial lui-même une cible mûre dans une guerre chaude, la dépendance mondiale à l’égard de l’espace, ainsi que le coût de repeuplement des constellations, agissent comme une incitation à préserver l’espace comme un commun mondial.

Au début, les États-Unis jouissaient d’un avantage pratiquement incontesté, car le GPS était l’étalon-or du GNSS; cette prédominance a rendu d’autres nations dépendantes des États-Unis. Que cette dépendance ait créé des tensions dans les relations internationales est évident à travers l’existence désormais de multiples GNSS alliés et adverses. Lorsque seuls le GPS et le GLONASS étaient disponibles, les pays s’inquiétaient de leur dépendance à un ou deux systèmes seulement. Désormais, un quorum solide de GNSS donne à tous les pays, à la fois ceux avec et sans leurs propres systèmes, un degré plus élevé de confiance qu’ils peuvent prévoir qu’au moins un système sera disponible si un autre tombe en panne.

Cependant, la concurrence engendre l’innovation et, même avant BeiDou, le GPS était en concurrence avec GLONASS et Galileo sur un marché qui nécessitait des améliorations constantes. Cela dit, BeiDou a peut-être appliqué une nouvelle pression. Les satellites GPS les plus récents (GPS III, lancé en 2018) auront une précision trois fois supérieure, des capacités anti-brouillage jusqu’à huit fois améliorées et un vaisseau spatial plus durable. Avec plusieurs systèmes mondiaux actuellement en ligne, il incombe militairement aux États-Unis de s’assurer que le GPS reste le GNSS de choix. Un ajout dans GPS III est un nouveau signal qui « en fera le premier satellite GPS diffusant un signal compatible avec d’autres GNSS internationaux, comme Galileo, améliorant la connectivité pour les utilisateurs civils ». Bien sûr, l’innovation nécessite des capitaux frais. L’armée américaine devait dépenser 1,8 milliard de dollars au cours de l’exercice 2020 pour le GPS III, un chiffre qui augmentera probablement à mesure que les États-Unis affronteront d’autres GNSS. Les États-Unis devraient se concentrer sur la création de la source la plus fiable, la plus précise et la plus fiable de PNT. Copier la méthode de communication bidirectionnelle de BeiDou pour fournir une précision de positionnement améliorée au prix de révéler l’emplacement de l’utilisateur et une évolutivité linéaire coûteuse n’est pas une stratégie gagnante sur un marché GNSS en expansion.

Conclusion

L’examen d’autres programmes GNSS offre des informations uniques sur ce à quoi les États-Unis devraient s’attendre avec BeiDou. La comparaison de BeiDou avec GLONASS et Galileo révèle que, même si le système chinois ne provoquera pas de changement technologique radical dans l’écosystème GNSS, BeiDou est important et mérite l’attention, car il apporte à la fois des problèmes de sécurité et des avantages aux États-Unis. À travers le prisme de la concurrence des grandes puissances, BeiDou signifie une autre érosion progressive du statut des États-Unis en tant que seule superpuissance. La Chine offre désormais aux pays sympathiques une alternative GNSS viable au GPS avec des fonctionnalités hautement compétitives qui n’existaient essentiellement pas auparavant. À l’échelle mondiale, le GPS a été le choix de facto pour les services PNT, car GLONASS était un service nettement inférieur, et Galileo ne fait que commencer. BeiDou change ce statu quo – c’est clairement une meilleure alternative que Galileo et GLONASS.

Malgré les débuts difficiles de GLONASS, la Russie a finalement réussi à mettre en service son système et à obtenir une coopération internationale et l’utilisation de son GNSS, y compris le partage de munitions à guidage de précision compatibles GLONASS. Pourtant, bien que la Russie ait brisé le monopole du GPS, cela ne représentait pas un changement fondamental dans le statu quo, ni un remplacement adéquat du GPS sur le plan technologique. La Chine dispose d’énormes avantages économiques, technologiques et politiques sur la Russie pour accélérer l’adoption de BeiDou en tant que (sinon la) norme internationale de GNSS.

Galileo, qui devrait bientôt atteindre le FOC, peut être décrit à juste titre comme un GPS démilitarisé sans la responsabilité politique de la propriété d’un seul pays. Galileo a été rapidement adopté par l’industrie, et avec les récepteurs multi-GNSS déjà courants, l’inclusion de BeiDou dans la plupart des appareils garantit pratiquement que BeiDou deviendra la norme de l’industrie. Il est cependant peu probable que BeiDou remplace le GPS en tant que GNSS de choix pour les fonctions militaires ou civiles dans le monde entier – BeiDou deviendra probablement juste un autre outil du kit pour la plupart des applications.

BeiDou ne constitue pas une menace pour la sécurité des utilisateurs américains car les États-Unis n’autoriseront pas les stations terrestres BeiDou sur leur territoire ; cependant, pour les pays participant à la BRI chinoise et tirant parti de la capacité supplémentaire offerte par les stations au sol, la sécurité est une préoccupation. Ces nations sacrifient la vie privée pour accéder à un service supérieur. Sur le plan géopolitique, la Chine a déjà vendu l’accès à son signal exclusivement militaire au Pakistan et à l’Arabie saoudite, permettant à ces pays d’utiliser des munitions à guidage de précision compatibles BeiDou, qui n’ont pas besoin de s’appuyer sur d’autres GNSS étrangers, compliquant ainsi tout effort américain pour nier ces nations. capacités PNT de qualité militaire directement via le GPS.

BeiDou apporte certains avantages aux États-Unis et à la communauté mondiale. Les récepteurs multi-GNSS offrent une redondance, des fonctionnalités supplémentaires et une meilleure précision de positionnement, et BeiDou ne fait qu’approfondir ces avantages. L’investissement chinois dans BeiDou réduit également le risque de conflit dans le domaine spatial, car la destruction physique de tout satellite met en danger les autres satellites sur cette orbite, ce qui rend les conflits cinétiques dans l’espace plus fragiles. Enfin, BeiDou oblige tous les systèmes à innover sous peine de devenir obsolètes. Les États-Unis devraient profiter des avantages que BeiDou offre tout en gardant un œil vigilant sur les menaces de sécurité et les implications qu’il apporte. Avec le travail prestigieux du GPS pionnier terminé, de nombreux autres pays rejoignent maintenant les États-Unis dans l’espace, rivalisant pour la domination de la navigation. La Nation bénéficierait des progrès technologiques continus du GPS pour rester la référence en matière de GNSS dans ce domaine de plus en plus concurrentiel.