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DEEPLOMATICS au Forum Innovation Défense 2021
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16 mars 2022

SYSTÈMES AUTOMATISÉS INNOVANTS POUR LE COMBAT AÉROTERRESTRE

Frontline research se traduit de deux manières : recherche d’excellence et recherche pour la ligne de front, au cœur des engagements. Cette version anglaise de la signature de l’Institut franco-allemand de recherches de défense de Saint-Louis - l’ISL- exprime parfaitement sa mission. Tout comme sa version française « l’innovation au contact » témoigne de sa proximité particulière avec l’Armée de Terre.


Un Institut de recherche à l’approche unique

C’est donc en lien très étroit avec les opérationnels et avec le milieu académique que l’ISL développe des innovations de rupture en matière de systèmes automatisés pour le combat aéroterrestre. Des systèmes qui escortent intelligemment les combattants et démultiplient leur action. Des systèmes qui réduisent le nombre d’opérateurs et minimisent leur charge de travail afin qu’ils puissent se recentrer sur leurs missions prioritaires. Des systèmes bas coût, pour que le facteur de supériorité opérationnelle « masse » reste économiquement accessible. L’axe offensif se double d’un axe défensif, pour contrer la menace émergente de l’utilisation illicite ou malveillante de drones (application de sécurité intérieure) ou de l’utilisation par l’adversaire de drones à charge opérationnelle active (application militaire). 

L’ISL exploite son interdisciplinarité naturelle pour mettre au point ses innovations : il porte sur des robots terrestres sa centrale de navigation très bas coût développée pour des projectiles tirés par canon ; il adapte son système de localisation acoustique de tir de snipers pour le suivi robuste en temps réel et l’identification de drones multiples à faible signature ; il utilise ses compétences en interaction laser-matière pour aider l’industrie à mieux dimensionner ses futures armes laser de lutte anti-drone ; ses traitements d’image innovants permettant une navigation autonome GNSS-free sont partagés entre ses robots terrestres et des drones aériens, en gérant les différences manifestes de perspective ; il marie capteurs acoustiques et optiques très innovants, qu’il s’agisse d’imagerie active ou de computational imaging ; ses antennes en méta-matériaux permettent de s’affranchir à bas coût de la plupart des brouillages / leurrages de signaux GNSS.

 

Munition cargo planante et manœuvrante

Un recours massif à l’Intelligence Artificielle (IA)

La plupart de ces travaux recourent à l’intelligence artificielle (IA), y compris dans les domaines les plus inattendus, comme le criblage de molécules candidates pour obtenir un effet donné. Le deep learning y a une belle part, pour détecter, localiser et identifier les menaces en déjouant les ruses et le leurrage de l’ennemi, et aussi pour optimiser l’utilisation des charges opérationnelles actives (munitions, lasers, brouilleurs, système de leurres etc.) et des protections contre les menaces adverses. 

Le carburant essentiel de l’IA est les données : il s’agit d’images et d’annotations des régions d’intérêt dans l’image (on peut remplacer image par sons, ou autres), car la qualité du résultat issu du deep learning est directement liée à la pertinence de l’annotation. Les données issues des théâtres sont souvent insuffisantes et fortement classifiées, ce qui rend leur exploitation extrêmement difficile pour les innovateurs. L’ISL produit des bases de données originales de véhicules militaires et de drones aériens. Il a développé une méthodologie d’annotation, ouverte à ses partenaires, permettant de concevoir des jeux de données d’entrainement « missions » dédiés. Ces données entraînent des algorithmes d’IA, que l’ISL a simplifiés pour les déployer directement  sur des plateformes électroniques embarquées, avec le challenge d’ « optimiser le nombre de reconnaissances/seconde/watt » sans recourir au  cloud computing, d’accès trop incertain sur le champ de bataille : ces traitements décentralisés réduisent drastiquement les besoins en une ressource rare, la connectivité, puisqu’ils sont limités à des alertes de haut niveau, au lieu de volumineux flux vidéo.

Des systèmes automatisés originaux 

Aujourd’hui, la frontière se brouille entre missiles, roquettes guidées, projectiles pilotés tirés par canon, munitions rôdeuses et drones aériens armés. Certains belligérants transforment à très bas coût des drones du commerce pour leur donner une capacité létale, mais l’éthique de nos sociétés s’interdit les « drones tueurs » laissés à eux-mêmes, privilégiant l’encadrement strict des systèmes d’armes létaux intégrant de l’autonomie. Du coup s’élève la crainte d’une inflation des coûts de l’ensemble de ces vecteurs partiellement automatisés, qui seront tous dotés de communications, de capteurs, d’effecteurs, de calculateurs etc. 

L’ISL s’emploie à marier le bas coût des munitions traditionnelles d’artillerie avec les dernières avancées de l’aérothermodynamique, de l’automatique, des communications, de la sensorique et des effecteurs. Il y a plus de vingt ans entraient en service les munitions sélectives BONUS et leurs presque équivalents allemands SMArt 155, munies de 2 têtes antichar. Leur effet dirigé reste limité à un rayon de 100 m autour de la trajectoire balistique. Les mêmes têtes antichars pourraient désormais être logées dans un cargo planant et manœuvrant, tiré par tube. L’ISL en développe des prototypes, qui utiliseront toutes les briques miniaturisées d’intelligence embarquée ISL : l’ISL intègre déjà centrale de navigation et calculateur résistants au coup de canon dans des munitions de calibre 12 mm…

Robot tactique polyvalent AUROCHS

Lors de la PCAT 2021 (Présentation des Capacités de l’Armée de Terre), le robot ISL AUROCHS était le seul équipement « non AT » participant aux présentations dynamiques. Il illustrait le projet Vulcain, qui incarne la nouvelle priorité stratégique robotique de l’Armée de Terre. L’ISL n’est pas roboticien. Mais pour mettre au point ses fonctions d’intelligence embarquée STAMINA sur un spectre très large de cas d’usage opérationnels, il n’y avait rien sur le marché. L’ISL a donc développé, en concertation étroite avec le Battle Lab Terre, un robot tactique polyvalent, l’AUROCHS, très rapide, très agile, rechargeable lors du remorquage, autonome en ambiance GNSS-denied mais aussi téléopérable – ainsi que ses charges utiles à venir - en gardant les mains sur son fusil HK416… Son algorithme permet également l’aide à la détection d’IED, la formation de convois autonomes à élongation choisie, etc. L’optimisation de l’apport des robots et de l’interaction homme-robots est au cœur de cette démarche. Les fonctions STAMINA sont en cours d’implantation sur un blindé lourd. 

Le Forum Innovation Défense 2021 mettait à l’honneur le projet DEEPLOMATICS, mené par le CNAM, l’ISL et la société Roboost. Il s’agit d’un réseau de surveillance, qui permet la détection, la localisation et l’identification automatiques de drones. Il est basé sur des antennes microphoniques compactes et indépendantes, complétées par un système d’imagerie active dans le proche infrarouge. Les données acoustiques et vidéo alimentent des algorithmes de deep learning développés spécifiquement pour chaque module, permettant une reconfiguration très rapide du réseau. Ce projet ASTRID vient de s’achever sur un succès total, qui appelle une phase de maturation rapide pour servir les nombreux besoins de sécurisation de sites sur le territoire national et en opérations.

Une pépite méconnue ?

Ce n’était que quelques exemples de briques technologiques de systèmes automatisés innovants pour les Forces Armées et la sécurité intérieure que l’ISL développe avec ses partenaires, dont de nombreuses start-ups (parmi lesquelles ses propres spin-offs). Ce faisant, l’ISL aiguillonne l’industrie de défense et ses innovations lui sont de plus en plus fréquemment transférées, avec le soutien technique de l’Institut. N’est-ce pas une illustration de ce qu’est la recherche utile ? D’autant plus qu’elle est bon marché, puisque ses coûts sont partagés entre la France et l’Allemagne ! 

  

 

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Christian de Villemagne, ICA , Directeur français de l’Institut Saint Louis

Après une longue expérience de coopération européenne, au sein de différents programmes d’armement et à Bruxelles à l’occasion de la création de l’Agence Européenne de Défense, Christian de Villemagne a dirigé un centre de la direction technique de la DGA. Il est actuellement Directeur français de l’ISL.

 

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