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"Photo" sonar d'une épave
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26 mars 2022

LES SYSTÈMES DE DRONES :
INTÉGRATION ET INTELLIGENCE ARTIFICIELLE

Les drones s’adaptent à tous les environnements, terrestre, aérien, naval, sous-marin jusqu’aux grands fonds. L’innovation réside désormais dans la capacité d’intégrer de manière efficace différents robots au sein d’un même système. 


En réalisant depuis 1936 des drones autonomes et des systèmes de robots travaillant ensemble, ECA Group poursuit le même objectif : concevoir des systèmes capables d’aller là où l’homme ne peut pas aller. 

Pour y arriver il y a deux clefs : d’une part des systèmes de robots adaptés à tous les environnements (terrestre, aérien, sous-marin et de surface) et équipés de tous types de capteurs nécessaires à la réussite de la mission, et d’autre part des compétences de systémier qui permettent d’intégrer des véhicules et des charges utiles conçus aussi bien au sein de la société que par ses partenaires.

Guerre des mines : des drones complémentaires

Le programme de guerre des mines des marines belge et néerlandaise est le plus innovant dans la lutte contre les mines sous-marines, ECA Group a été retenu (en partenariat avec Naval Group) pour renouveler les capacités de guerre des mines des marines belge et néerlandaise (programme BENL). Ce programme constitue ce qui se fait de plus innovant dans le domaine. Le bateau mère, construit par Naval Group et qui intègre le système de drones dans son système de combat, se tient à bonne distance du champ de mines. C’est le concept dit « Stand off » : pour la mission, on met à l’eau le drone de surface (USV, unmanned surface vehicle), l’INSPECTOR 125, qui rejoint la zone à étudier de manière autonome ou en étant dirigé à distance. Plus de marins à bord de ce drone aux allures de vedette rapide, mais des véhicules sous-marins adaptés aux besoins de la mission.

Dans les eaux peu profondes, l’USV déploie de manière autonome un sonar tracté, mais lorsqu’il y a davantage de fond, c’est un mini sous-marin complètement autonome l’A18-M, qui plonge depuis l’INSPECTOR 125.

Ses 400 kg s’enfoncent pendant 24h à 300m de profondeur pour analyser finement jusqu’à 40 km². Les menaces détectées sont alors identifiées grâce à un robot (ROV, remotly operated vehicle), le SEASCAN, relié par fibre optique à l’USV et dirigé depuis le bateau mère. Enfin, lorsque que l’objet s’avère être une véritable mine et que la décision de la neutraliser est prise, c’est un robot tueur de mines, le K-STER qui est déployé depuis l’USV. Ce mine-killer est équipé d’une charge explosive et d’une tête pivotante qui lui confèrent une grande efficacité dans l’élimination des mines. Pendant toute l’opération, un drone aérien (UAV) surveille la zone, recherchant d’éventuelles mines dérivantes et servant de relais de communication.

Cet ensemble de drones constitue un système de systèmes, une véritable boîte à outils (laToolbox) au service des missions de guerre des mines. La mise en œuvre coordonnée et optimisée des différents vecteurs sous l’eau, sur l’eau et dans les airs, sans intervention humaine dans la zone dangereuse, constitue une avancée majeure sans équivalent. Chaque drone exécute sa mission dans son périmètre en même temps que les autres, ce qui décuple la vitesse de déminage d’une zone et n’expose plus la vie humaine aux risques de ce type d’opération.

De plus, la Toolbox peut aussi être mise en œuvre depuis la terre ou n’importe quel autre bateau. Une installation conteneurisée et aérotransportable peut être déployée n’importe où dans le monde.

Programme Belgo Néerlandais : bateau mère et système de drones 

UMISOFT, le cœur du système

Cette évolution majeure dans l’utilisation des robots est devenue possible grâce au développement de l’intelligence artificielle et d’une suite logicielle complète prenant en charge toutes les dimensions de la mission : UMISOFT. En amont, elle assure la planification en optimisant l’emploi des différents vecteurs et propose des séquences de déploiement visant à réduire le temps d’analyse d’une zone donnée tout en maximisant la qualité de la détection d’objets suspects. En aval, elle permet la mise en œuvre des drones, avec si nécessaire des reconfigurations en temps réel. L’opérateur dispose d’outils d’analyse des données collectées par les drones, d’aide à la classification et l’identification. Ses tâches en sont ainsi facilitées.

UMISOFT dispose d’une architecture modulaire : il permet l’acquisition et le traitement de données issus de capteurs très variés d’ECA Group ou d’une entreprise partenaire : sonars à balayage, sonar latéral, sonar à ouverture synthétique, sondeurs multifaisceaux, magnétomètres, sondeurs de sédiments, vidéo, capteurs environnementaux… Cette architecture ouverte rend possible l’intégration de différents types de drones, conçus par ECA Group ou par d’autres entreprises comme le drone aérien SKELDAR et des drones sous-marins REMUS dans le programme BENL. 

Intelligence artificielle embarquée, l’efficacité au plus près 

Intégrer les intelligences artificielles les plus avancées directement à bord des systèmes de drones offre des gains de temps et d’efficacité considérables.

Plusieurs réseaux neuronaux sont ainsi utilisés pour mieux appréhender l’environnement. Les algorithmes de détection automatique de contact (ATD) permettent de détecter automatiquement les mines potentielles. La reconnaissance automatique de contact (ATR) permet leur classification et le transfert des données aux autres robots, pour identification (SEASCAN) et neutralisation (K-STER).

Toutes ces informations sont ensuite fournies à d’autres logiciels d’IA qui permettent de prendre une décision optimale sur le devenir de la mission et de son optimisation, tel qu’un changement du trajet d’exploration d’une zone ou la revisite d’un objet.

 

Là où une surveillance régulière est effectuée, les images sont stockées dans un centre à terre, doté d’outils puissants d’analyse et de corrélation, le Mine Warfare Data Center. A chaque nouveau passage, elles sont comparées aux données précédemment collectées afin de repérer les différences.

Un sonar performant et sobre

Dans le domaine de la lutte contre les mines, la qualité des images fournies par le sonar est un élément essentiel. Les images du sonar UMISAS d’ECA à antenne synthétique sont parmi les plus précises au monde : 1,5cm x 3cm.

Ce sonar, qui consomme 10 fois moins que la génération précédente est intégré dans le drone sous-marin, aujourd’hui dans l’A 18-M et demain dans de futurs AUV.

Image prise par le sonar UMISAS 120 VHF de l’épave du S.S. Ferrando au large des côtes d’Hyères. Taille de l’image : 40 m x 135 m

Les Grands Fonds Marins, nouveau domaine de conflictualité potentielle 

Le plan d’investissement « France 2030 » affiche de très hautes ambitions concernant les Grands Fonds Marins. Du côté civil, l’exploration de ces abysses méconnus permettra de mieux étudier les minéraux qui y sont présents et de découvrir de nouvelles formes de vie. Du côté militaire, la protection des infrastructures stratégiques, comme les câbles de communication, devient une nécessité. 

Depuis 40 ans, ECA Group a développé pour l’IFREMER plusieurs robots pouvant atteindre le plancher océanique. C’est le cas d’Ulyx, un drone autonome livré en 2020 et capable d’effectuer des missions de 48h à 6 000m de fond. Pour ce faire, il a fallu imaginer des technologies répondant aux fortes contraintes telles que la résistance des matériaux à la pression, l’hydrodynamique, la flottabilité, les difficultés de communication ou encore le sujet central de la navigation sous-marine sans GPS.

Pour un monde plus sûr 

Les Grands Fonds Marins font figure de nouveau domaine à explorer dans le domaine de la robotique. Les ambitions affichées doivent permettre de concrétiser de nouveaux paliers comme les meutes de drones, les robots résidents ou la généralisation des IA embarquées.

Une maîtrise d’ensemble, de la conception des drones à l’intégration des capteurs, en passant par les logiciels et l’IA, apporte des solutions innovantes. 

 

  

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Dominique Giannoni, ICA, Directeur Général ECA Group

Diplômé de l’ENSTA et du MIT il a débuté à la DGA (frégates HORIZON, lutte sous-marine) et Cap Gemini Telecom. Il a été chez Thales en charge des sonars pour sous-marins, puis de l’Avionique Militaire. Il dirige ensuite l’activité «Multimédia de Cabine pour Avions Commerciaux» basée en Californie, puis l’activité de Systèmes Electroniques pour Avions de Combat. Il est depuis 2021 Directeur Général du groupe ECA.

 

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