Évolutions des SMS de leur création à aujourd’hui

Retracer succinctement un historique des Système multi-senseur permet de consta-ter une accélération du développement de ces systèmes et d’en estimer l’avenir à court et moyen terme.

2.2.2.1 Apparition des systèmes de senseurs

Le radar a été inventé au début du 20èmesiècle mais n’était à ce moment là pas aé-roporté, il permettait de détecter des navires en mer et d’en déterminer seulement un azimut approximatif. C’est grâce aux recherches et évolutions successives que le radar fut miniaturisé pour ensuite être embarqué à bord de plateformes aéroportées pendant la seconde guerre mondiale. Les radar embarqués étaient alors omnidirec-tionnels et peu précis.

Par la suite, après le développement d’antennes plus performantes (antennes à fentes de Young, directionnelles) et la découverte du Synthetic Apperture Radar,

radar à ouverture synthétique (SAR), les antennes étaient désormais capables de prendre des images radar du sol avec une bonne définition.

La Guerre Électronique est apparue plus tôt, lors de la 1èreguerre mondiale, et est ap-parue suite à l’utilisation des radiocommunications entre les plateformes. Il s’agis-sait alors essentiellement d’écouter le spectre EM et de localiser les plateformes émettrices de signaux radio. Plus tard, pendant la Seconde Guerre mondiale, l’utili-sation généralisée des radar sol-air (détection d’avions dans l’espace aérien par un radar situé au sol) motiva le développement de dispositifs de contre-mesures élec-troniques tels que des paillettes métalliques de type windows ou des émetteurs radio permettant de brouiller les signaux des radars au sol ou embarqués.

2.2.2.2 Évolutions et mises-à-jour

L’avènement de l’électronique numérique permit de développer rapidement l’en-semble des instruments fonctionnant sur le spectre EM notamment grâce à la décou-verte de la Fast Fourier Transform, Transformée de Fourier Rapide (FFT), fonction ma-thématique permettant de discrétiser un signal afin de l’analyser numériquement. Cette fonction accélère le traitement et l’analyse des signaux reçus par les senseurs. L’invention des semi-conducteurs et des transistors a permis de développer des amplificateurs de puissances supérieures, des vitesses de traitements plus élevés avec une taille réduite. Plus tard, les transistors seront assemblés jusqu’à former des micro-contrôleurs à application spécifique ou Application Specific Integrated Circuit, circuit intégré à application spécifique (ASIC). Ces composants permettent de traiter des informations en logique binaire afin d’automatiser le traitement des signaux recueillis par les senseurs. Ils sont alors conçus spécifiquement pour l’ap-plication étudiée, ceci implique des coûts de production élevés. L’ensemble de ses technologies a permis d’augmenter rapidement le nombre de fonctions réalisables par chaque senseur. Ainsi, le radar a été doté d’une multitude de modes, lui don-nant la possibilité de couvrir plusieurs objectifs de missions à lui seul.

Les instruments de GE ont aussi été améliorés pendant cette période. Les brouilleurs et émetteurs gagnèrent en puissance et les algorithmes de traitement ont vu leur précision se décupler.

Les systèmes de GE et le radar ont tous deux profité des dernières technologies du traitement et de l’électronique numérique. Cependant, ils ont été développés indé-pendamment et ont donc par la suite été embarqués à bord des plateformes séparé-ment. Ceci ne permet que peu d’interactions entre les deux systèmes : les uniques interactions possibles était alors les discrets de compatibilité, une classe de signaux transmis via des câbles entre les senseurs permettant d’empêcher le fonctionnement simultané de plusieurs fonctions et ainsi d’éviter une gêne mutuelle. Ceci marque l’apparition du premier réseau de senseurs, un réseau primitif au sein duquel peu d’informations se propagent automatiquement et de manière non homogène. Les données produites par les senseurs des plateformes étaient alors visualisables uniquement par le pilote via des écrans positionnés sur le tableau de bord de l’ap-pareil. Les senseurs sont activés manuellement à la discrétion du pilote.

2.2. Contexte industriel et opérationnel 17

2.2.2.3 Les SMS aujourd’hui

L’apparition et la diffusion de l’informatique ont permis la conception de nouveaux systèmes permettant de traiter l’information à bord des plateformes aéroportées. Le SMS peut alors profiter des nouveaux algorithmes de traitement embarqués et du stockage pour ainsi traiter et fusionner les signaux reçus par les senseurs et enregis-trer les données recueillies. L’informatique embarquée a alors transformé le traite-ment à bord des plateformes. Il est désormais possible d’emporter les informations du théâtre et d’identification des menaces grâce à l’existence de bases de données embarquées pré-chargées avant la mission. Ces bases de données sont appelées bi-bliothèques et sont propres à chaque type de senseurs. Aussi, l’ère de l’informatique a amené les différentes entités historiques de conception des senseurs à les « informa-tiser » indépendamment formant aujourd’hui des systèmes complexes dans lesquels l’accès aux informations stratégiques est non homogène dans le SMS.

Les SMS actuels héritent de plusieurs caractéristiques des systèmes préexistants, tels que les discrets de compatibilité. Les données produites par les senseurs sont doré-navant fusionnées par un algorithme embarqué dans une des Unité Remplaçable en Ligne (URL) du SMS. La fusion de données et les signaux de compatibilité révèlent une intensification des communications de données au sein des SMS.

Le pilotage des senseurs se fait désormais par le pilote ou à distance via une liaison radio pour les RPAS. La charge de travail produite par la remontée des produits sen-seurs au pilote est fonction de la charge du théâtre d’opérations. Un théâtre chargé impliquera de réaliser de nombreuses actions senseurs et pourra induire chez le pi-lote une surcharge de travail, retarder des prises de décisions critiques et mettre en péril le succès de la mission.

Les SMS sont désormais proches d’un modèle de ressources mises à la disposition de l’opérateur, dans lequel une ressource correspond à un senseur. Cependant certaines actions senseurs sont réalisées en autonomie afin de réaliser les fonctions d’autopro-tection de la plateforme. C’est le cas des actions de brouillage et de leurrage lors de la détection de menaces imminentes.

2.2.2.4 Avenir des systèmes

L’électronique et l’informatique continuant d’évoluer, le nombre de fonctions sup-portées par chaque senseur va augmenter. À court terme, l’amélioration de l’élec-tronique et des traitements mènera à des instruments plus compacts et plus polyva-lents.

L’objectif de baisse des coûts des plateformes et donc des SMS implique que les senseurs soient plus polyvalents/dotés de plus de fonctions, donc ceux-ci tendront à se raréfier à bord des plateformes aéroportées.

La limite long terme de cette tendance pourrait mener les SMS à être composés d’un nombre très limité de senseurs (par exemple : trois radars à antennes actives, une antenne omnidirectionnelle, un détecteur IR/laser) fortement polyvalents capables d’assurer l’ensemble des fonctions nécessaires. Cette tendance nécessitera une ar-chitecture disposant d’une forte optimisation du partage des ressources et une sou-plesse permettant d’ajouter facilement de nouvelles fonctions.

La diminution du nombre de senseurs induit une baisse de la consommation éner-gétique à bord de la plateforme : (1) baisse de la consommation électrique du SMS,

(2) baisse de la consommation en énergie motrice de la plateforme induite par une réduction du poids du SMS.

2.2.2.5 Des senseurs adaptables à différents contextes

Les architectures logicielles, matérielles et systèmes des futures plateformes aéro-portées étant encore incertaines, les prochains SMS devront s’adapter à plusieurs plateformes afin de réduire les coûts de conception et le travail d’adaptation. Ainsi l’architecture SMS conçue se doit d’être la plus générique possible, afin de nécessiter un minimum de modifications en cas d’adaptation sur un type de plateforme diffé-rent (navale, terrestre ou spatiale). Dans ce contexte, le système de senseurs peut être réparti sur l’ensemble de la plateforme, sur des distances de l’ordre de la centaine de mètres, avec dans ce cas l’apparition de délais de transmission de l’information. L’architecture SMS peut dans ce cas permettre la prise en charge de l’ensemble des senseurs de manière décentralisée. La décentralisation peut intervenir tant au ni-veau des URL constituant le SMS qu’au nini-veau des algorithmes de décisions et de traitements intégrés dans ces derniers.

À bord d’un RPAS ou d’une plateforme habitée, de type avion de combat, les dis-tances entre les senseurs sont inférieures à la dizaine de mètres. Pour cette raison, le matériel ne sera pas automatiquement décentralisé. Cependant cette option reste possible et doit être envisagée pour conserver le caractère générique de l’architec-ture.

Il est envisageable à moyen termes que les plateformes aéroportées soient en forte collaboration afin d’accomplir des objectifs de missions qui leur sont attribués en mettant à profit le caractère réparti des senseurs ainsi disponibles. L’optimisation du fonctionnement des SMS en formations multi-plateforme est alors essentielle, notamment par le développement d’architectures génériques et unifiées entre les plateformes.

L’architecture proposée doit donc présenter un certain nombre de caractéristiques : (A : Agents, O : Ordonnancement) :

ä Haut et bas-niveau : permettre à l’opérateur de commander le SMS par ordres haut-niveau et SMS capable de générer l’ensemble des instructions senseurs bas-niveau (A+O) ;

ä Temps réel : permet d’ordonnancer l’utilisation des senseurs en temps-réel souple (O) ;

ä Adaptabilité : adaptable à différentes configurations de SMS avec un minimum de re-travail (A) ;

ä Modularité : permettre l’ajout de matériel en préparation de mission (A) ;

ä Autonomie : pro-active et en cohérence avec le contexte (A) ;

ä Intelligence : doit intégrer une part de l’intelligence décisionnelle de l’opéra-teur (A+O) ;

ä Robustesse : doit présenter une certaine fiabilité de fonctionnement et rési-lience (A+O) ;

ä Générique : générique à plusieurs types de plateformes (A) ;

ä Décentralisation : pouvant être décentralisée (A) ;

ä Coopération plateforme : permettre une future coopération inter-plateformes (A).