Contributions to Navigation Under Unknown Input and Cyber-Physical Security

Cette thèse contribue à l’estimation d’état sur le groupe spécial orthogonal SO(3) en présence d’entrées inconnues et à la sécurité des systèmes cyber-physiques. Deux défis liés aux entrées inconnues sont abordés. Le premier concerne l’estimation de l’attitude sans gyroscope, notamment en raison d’inconvénients tels qu’une consommation énergétique élevée. Le second concerne la séparation entre la gravité terrestre, nécessaire à l’estimation de l’attitude, et l’accélération externe, nécessaire à l’estimation de la position et de la vitesse. Ces données sont issues de mesures d’accéléromètre. En outre, deux problématiques de sécurité liées aux applications de navigation sont étudiées : l’estimation sécurisée de l’attitude sur SO(3) en présence d’attaques par injection aléatoire de fausses données, et l’analyse de la sécurité du modèle latéral d’un véhicule terrestre en cas d’attaques liées aux zéros dynamiques. Enfin, cette thèse propose une stratégie de défense active, appelée « tromper les observateurs non autorisés », qui cible les attaquants tentant d’estimer sans autorisation l’état du système à distance. Cette approche introduit une nouvelle direction en matière de sécurité des systèmes cyber-physiques, fondée sur des mécanismes de défense actifs plutôt que passifs.