Alerte Détection Drone : Identification & Tracking par fusION – ADDITION

L’idée principale originale et originelle d’ADDITION était d’insérer et d’évaluer la technologie innovante LiDAR 3D dans ce contexte technico-opérationnel fonctionnant dans des environnements contraints. Cette approche visait à évaluer les performances de certaines familles de capteurs LiDAR 3D en fonction des usages et d’améliorer les chaines de traitement des données 3D pour concourir à l’obtention de détections dans ces environnements complexes. Il s’agissait d’évaluer sa complémentarité avec d’autres senseurs plus conventionnels comme la goniométrie et des caméras sur lesquels des efforts avec une innovation importante seraient conduits par les partenaires pour en assurer la robustesse et l’opérabilité dans des environnements complexes (urbain, industriel, jour/nuit…). Il s’agissait enfin de fusionner toutes ces infos de détection (goniométrie et LiDAR 3D, voir radar passif) pour assurer le suivi de plusieurs cibles en utilisant un C2 existant au sein du consortium et de classifier/suivre ces cibles jour/nuit à l’aide d’une caméra haute performance, le tout en minimisant les fausses alarmes. L’approche choisie était incrémentale en s’appuyant sur des tests en laboratoire jusqu’aux essais terrain avec un niveau croissant de complexité en impliquant les partenaires agissant en tant qu’utilisateurs finaux.

Les tests en laboratoire réalisés par les partenaires tout au long des phases de développement ont permis d'aboutir à des capteurs opérationnels. Les premiers essais effectués sur un site appartenant à la Direction Générale de la Gendarmerie Nationale (DGGN) à moyenne portée avec de petits drones ont donné des résultats prometteurs avec les capteurs présents, mais sans évaluer l'ensemble du concept. Des essais plus opérationnels représentant différents niveaux de menace dans le domaine civil/militaire ont été réalisés avec tous les partenaires dans un environnement urbain/industriel. Ils ont montré que le concept ADDITION répondait aux exigences, avec une contribution incrémentale significative et un retour d'information positif de la part de nos utilisateurs finaux, même si l'ensemble de la chaîne n'a été évaluée que de manière fragmentaire et pas entièrement automatisée. Le projet européen JEY CUAS financé par l’European Defence Industrial Development Programme (EDIDP) a permis à certains partenaires d'étendre la portée de l'étude ADDITION au secteur de la défense. Grâce à ce soutien, nous avons pu lancer le développement d'un petit réseau de capteurs 3D LiDAR à faible coût et tester sur des scénarios d'"essaim de drones" respectivement la technologie 3D LiDAR couplée à un C2 opérationnel et des caméras Electro-Optique fonctionnant de manière autonome. Les résultats de l'étude ont été présentés dans quatre communications scientifiques : deux d'entre elles (une en 2020 et une en 2023) ont été réalisées dans le cadre de symposiums OTAN (conférence avec actes) sur les applications « Counter Unmanned Aircraft System » (CUAS, LAD en anglais) et sont accessibles sur le site NATO Science Connect et les deux dernières dans le cadre des ateliers WIGS 2022 et 2023 (poster, communication orale). Une étude juridique et « privacy by design » du concept ADDITION a été réalisée par l'ICP (Institut de Criminologie de Paris), et a fait l'objet de communications spécialisées par notre juriste. La diffusion auprès d'un comité d'utilisateurs dans le domaine de la protection des OIV/infrastructures maritimes et équivalents (lutte contre la piraterie) a été réalisée tout au long de l'étude. Des points d'information ont également été fournis en réponse aux demandes des pôles de labellisation du projet.

En termes de perspectives résultant de l'analyse des utilisateurs finaux participant au projet, le concept ADDITION, ou un système similaire, apporterait une réelle valeur ajoutée dans le contexte des applications de LAD, et plus encore aujourd'hui avec l'utilisation accrue des drones sur les théâtres d'opérations et lors d'actes de malveillance. Il devra cependant s'inscrire dans une logique plus industrielle afin de répondre aux enjeux de la LAD ce qui, compte tenu du marché et des forces déjà en présence, semble à ce jour un réel challenge pour les membres du consortium.

Le projet ADDITION, projet de 36 mois en recherche collaborative en partenariat PRCE avec 7 partenaires (3 PMEs : Exavision, Syrlinks, ISSM ; 1 EPIC : ONERA (coordinateur); 1 laboratoire : ICP et deux « end user » le CEA/DSSN et la DGGN), répond à des besoins de lutte Anti Drone et de surveillance et s'inscrit dans l'axe 8.8 "Sécurité Globale et CyberSécurité » de l’AAPG ANR 2018.
Ce projet ambitionne de développer une solution de détection et d’alerte sans radar ou complémentaire à ceux-ci et de mettre en place les traitements associés pour pister, géolocaliser en 3D, classifier et identifier les menaces « drone » ou toute menace à faible signature radar ou thermique, de jour comme de nuit et en visibilité dégradée.
La démarche d’ADDITION consiste à exploiter deux approches complémentaires et combinées, à savoir une approche système et une phase de maturations technologiques.
Notre démarche système met en place les synergies d’un réseau de capteurs hétérogènes combinant de l’Electro-Optique (EO) passif haute résolution (visible, IR, SWIR), de l’EO actif (LIDAR 3D COTS, imageur laser 2D haute résolution) et des radiofréquences passives pour assurer les fonctions de détection et de pistage en 3D puis d’identification de multi-drone à des fins de neutralisation. Dans cette approche système, une première originalité est de nous appuyer sur des réseaux de capteurs impliquant des LIDAR 3D. Une seconde originalité est d’y inclure une technique RF améliorée basée sur une méthode dite super résolutive qui indique un cône de localisation de la cible en fournissant les informations d’azimut et d’élévation, en détectant et distinguant jusqu’à trois émetteurs. A côté de solutions originales coté capteur, un challenge majeur de cette approche système réside dans la mise en œuvre complexe d’un tel réseau hétérogène par le choix judicieux d’une architecture de fusion à déployer sans système de veille active et d’asservissement par radar actif.
La seconde approche proposée dans ADDITION est plus centrée sur une maturation technologique de solutions pouvant entrer à termes ou dans le projet selon leur maturité dans le réseau. Elle intervient sur deux aspects, à savoir tant sur des briques algorithmiques que sur des nouveaux concepts instrumentaux. Dans ADDITION, on améliorera les traitements et la fusion de données de données 3D pour le tracking multi-cibles ainsi que les traitements d’images spécifiques pour améliorer l’identification à partir de capteurs optiques haute résolution. On rendra plus précis les algorithmes de détection et de discrimination d’émetteurs radio en mobilité afin de déterminer l’angle d’arrivée et l’altitude du drone sur de longues distances. En ce qui concerne les concepts instrumentaux, on évaluera dans deux voies technologiques des solutions LIDAR 3D à comptage de photon pour alerter/détecter en temps réel à des portées d’intérêt (> 2km). A côté de cela, une phase de maturation d’un imageur laser 2D SWIR sur composants COTS sera conduite pour intégrer ce produit dans la chaine complète et offrir une capacité unique d’identification H24 avec des portées kilométriques.
ADDTION vise donc à réaliser une démonstration technologique d’une architecture de réseaux de capteurs hétérogènes dans laquelle viendront à court et moyen termes s’inclure des maturations technologiques. De par la présence dans le projet d’utilisateurs finaux partenaires, ADDITION validera le réseau de capteurs hétérogènes et les maturations technologiques à la fois par des essais d’évaluations de performances et des essais à échelle réelle sur des scénarios opérationnels définis en accord avec les utilisateurs. Par ailleurs, une étude du cadre légal sera conduite avec les partenaires afin de le définir, pour déterminer les règles en vigueur en Lutte Anti Drone dans la zone européenne, déterminer l’incidence sur la preuve pénale et s’assurer du respect des droits fondamentaux par ADDITION.