Présent et futur de la guerre électronique passive

24/10/2015
Publication REE REE 2015-4
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2015-4:14170

Résumé

Présent et futur de la guerre électronique passive

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REE N°4/2015 111 GROS PLAN SUR Typologie de la guerre électronique L a guerre électronique (GE) ou Electronic Warfare (EW) est un vaste domaine re- groupant les radars (RADAR : RAdio Detection And Ranging), le renseignement d’origine électroma- gnétique (ROEM), les contre-me- sures électroniques (CME) passives et actives, les contre-contre-mesures électroniques. Pour réaliser la localisation d’une cible en pistage actif, on utilise un radar qui diffuse une onde électromagnétique vers la cible. Cette onde est rétrodiffu- sée par la cible puis captée par l’antenne radar sur le trajet retour. En analysant les caractéristiques de cette onde reçue, on obtient des informations sur la position et la vitesse de la cible. Le traitement est essentiellement une corrélation spatio-fréquentielle entre l’onde émise et l’onde reçue après réflexion. La difficulté provient de la perte très importante d’énergie liée à la distance radar-cible. Au premier ordre le radar émet et donc disperse son énergie dans un cône, qui à une distance d intercepte une surface qui augmente comme le carré de la distance. Cette énergie est rétrodiffusée par la cible qui disperse également son énergie sur une surface qui augmente également comme le carré de la distance. Au total, pour une cible à la distance d du radar, cette perte est donc en d à la puissance 4. En pistage passif, il n’y a pas d’émission d’onde par le sys- tème d’écoute. Celui-ci reçoit et analyse l’onde provenant du radar pour déterminer sa position et ses caractéristiques. La difficulté est de ne pas connaître précisément la forme de l’onde émise par le radar. Cette forme d’onde (FO) est carac- térisée par des paramètres décrits plus loin. Par contre la perte d’éner- gie est beaucoup plus faible car elle ne dépend que du trajet aller. Pour une cible à la distance d du radar, cette perte est en d au carré. Le Rafale, l’avion de combat multi- missions le plus avancé de sa géné- ration, regroupe les différents systèmes de guerre électronique tant actifs que passifs. La description sous cet angle du Rafale est au cœur de la référence [1]. Notre propos sera limité aux CME passives anti-radar. Les CME passives interceptent, analysent, localisent ou pistent, et identifient les émissions des radars de surface et aéroportés. Elles sont confrontées à des environnements électromagnétiques de plus en plus denses et complexes en raison de l’évolution des missions, des radars et de l’utilisa- tion toujours plus grande du spectre radioélectrique, avec, en particulier, une présence croissante de signaux perturbateurs comme les signaux de télécommunication. Un ouvrage fon- dateur est la référence [2]. La détection passive des ondes électromagnétiques émises par des plates-formes ou installations militaires et civiles (stations ou véhicules terrestres, bateaux, avions, drones, satellites…) est une source importante d’information pour la surveillance du champ de bataille et les activités qui s’y rattachent : localisation, Présent et futur de la guerre électronique passive Jean-François Grandin Ingénieur expert Traitement guerre électronique Direction technique THALES Systèmes Aéroportés Jean-Marc Chabroux Directeur technique THALES Systèmes Aéroportés Electronic self-protection on fighter aircrafts is required for detection, emission measurement, characterisation, identification, location, alert and jamming. Electronic intelligence is complementary required. Due to high measu- rement accuracies, full analysis and very precise location, it offers information for efficient self-protection preparation. Principles of main functions like deinterleaving, location and identification are described. Concerning defense area, emergence of multiplatform techniques achieves huge performance rise. Positioning sensors on dis- tant platforms increases instrumental resolutions, segregation capacities, location and identification accuracies. The potential benefit is about 2 or 3 orders of magnitude. But hard points have to be treated: efficient communications, space-time tight synchronization. Moreover, sensitivity improvement is required which implies detection of numerous signals of interest or not. These signals have to be segregated in real time with high fidelity. ABSTRACT 112 REE N°4/2015 GROS PLAN SUR identification et état d’engagement des plates-formes, interpré- tation et évaluation de la menace, riposte adaptée et réduction des capacités adverses (destruction ou brouillage). Dans la taxonomie des systèmes d’écoute passive on distingue : - gés de la détection des menaces environnantes et qui infor- ment un pilote de l’activité des systèmes d’armes ennemis ; de remonter en temps réel une situation tactique ; produire une analyse fine et une interprétation des signaux radars interceptés ; réalisent des fonctions identiques dans le domaine des liaisons (phonique, données...), des moyens de navigation œuvre par une plate-forme pour accroître sa survie ; forme pour empêcher les radars ennemis de traiter d’autres plates-formes. Ainsi la plupart des plates-formes militaires sont équipées au minimum d’un système de détection permettant d’alerter en cas de présence d’émissions menaçantes participant ainsi à l’auto-protection de la plate-forme. D’un intérêt majeur pour l’auto-protection, la détection passive des émissions contribue plus généralement à l’éva- luation de la situation militaire. D’autres fonctions tout aussi importantes apparaissent comme : la gestion/planification des interceptions, la remontée de l’ordre de bataille élec- tronique (Electronic Order of Battle), l’interprétation de la situation, l’évaluation de la menace, voire l’anticipation sur la situation future et les intentions de l’ennemi. Les bénéfices tirés par la tenue de situation des informa- liés à la qualité du recueil et des traitements permettant d’élaborer des interprétations des données élémentaires à la fois précises, au sens ou la localisation à 100 m près est meilleure qu’une localisation à 1 km près, fiables c’est-à-dire sans fausses informations, en temps réel, c’est-à-dire suffi- samment rapidement pour que la connaissance apportée permette de réagir. Les traitements d’information mis en œuvre peuvent exploiter, outre les mesures, de nombreuses sources d’information comme des librairies techniques dé- crivant les caractéristiques des émissions par paramètres et séquences de fonctionnement, une bibliothèque des plates- formes connues avec description de la configuration radar, un fichier tactique mis à jour régulièrement et parfois en temps réel, décrivant les positions connues des émetteurs fixes voire mobiles, et les capacités adverses. Par exemple, les caractéristiques d’une émission inter- ceptée peuvent être utilisées pour interroger la bibliothèque technique qui délivre une liste d’émetteurs candidats ca- pables de produire le type de signal intercepté. Cette liste de candidats permet alors d’interroger la base des plates-formes pour déterminer quelles plates-formes sont porteuses de ces émetteurs. Les plates-formes candidates peuvent alors être comparées à la situation tactique courante pour déterminer quelle plate-forme de l’environnement est susceptible d’avoir émis ce signal. Le rôle de cette plate-forme, par exemple surveillance lointaine, patrouille maritime, attaque au sol… et sa position permettent d’interpréter l’état d’engagement. Principes généraux de traitement Introduction Les algorithmes de classification, localisation, pistage et identification utilisés par les moyens de reconnaissance élec- tronique (MRE) ont pour objectifs, à partir des interceptions effectuées par un ou plusieurs récepteurs de contre-mesures : menace pour orienter les moyens de contre-mesures ap- propriés. Ces fonctions doivent être conduites avec une probabilité de fausse alarme (PFA) très faible et une pro- babilité de détection (PD), au sens détection et prise en compte de la menace, très élevée ; très élevée, suffisamment précise pour permettre une ges- tion tactique de la mission, par exemple contrôler un évi- tement, et suffisamment certaine, soit une PFA très faible ; - sément que possible la menace connue, d’extraire, de loca- liser de caractériser et d’identifier la fonction, de la menace inconnue. Nous n’aborderons pas ici les aspects concernant la conception des récepteurs. Les récepteurs présents et futurs sont de plus en plus numériques. Le signal est échantillonné le plus proche possible de l’antenne de réception et le trai- tement des échantillons est réalisé numériquement. La réfé- rence [3] est l’ouvrage de base concernant les différentes méthodes utilisées dans les récepteurs digitaux. L’interception Comme sa sensibilité est limitée, seuls les lobes principaux et éventuellement secondaires sont observés. Les figures 1 et 2 schématisent l’interception d’une unique émission radar - porté. La figure 2 nous indique que le lobe est constitué de REE N°4/2015 113 Présent et futur de la guerre électronique passive plusieurs interceptions élémentaires correspondant aux im- pulsions émises par le radar. Les mesures Un signal radar est généralement composé d’un train d’impulsions. Une impulsion est caractérisée principalement par sa fréquence (RF : Radio Frequency), sa durée ou largeur Arrival). L’impulsion peut également être caractérisée par une modulation intra-impulsion, par exemple une évolution de fréquence ou de phase par sauts ou continue à l’intérieur de l’impulsion. De plus on peut mesurer le niveau (Ni) et la direction d’arrivée de l’impulsion (DOA : Direction Of Arrival) Le train d’impulsions est décrit par des paramètres dont les principaux sont : - quence d’impulsions est le plus souvent périodique, la immuablement. La figure 3 illustre ces principaux paramètres. Les radars modernes utilisent des modes complexes pou- vant comporter une ou plusieurs fréquences, aux valeurs déterministes ou aléatoires et émises simultanément ou suc- d’impulsion peuvent changer d’impulsion à impulsion ou par train. Une description complète de la forme d’onde doit utili- ser la notion de séquence. Un radar utilise pour remplir différentes fonctions opé- rationnelles (veille courte portée, veille longue portée, poursuite...) des modes radar, certains radars pouvant faire intervenir plusieurs dizaines de modes. Figure 1 : Acquisition des lobes d’émission par un ESM. Figure 2 : Description de l’interception. 114 REE N°4/2015 GROS PLAN SUR eux-mêmes constitués de séquences d’impulsions de fré- d’impulsions. Ce mélange est non seulement complexe mais extrêmement dense. Ce sont plusieurs centaines de milliers ou millions d’impulsions radar par seconde, qu’il va falloir intercepter, trier en temps réel pour caractériser les sources d’émissions. La chaîne des traitements Comme le montre la figure 4, le traitement est composé de plusieurs étapes qui sont décrites dans les paragraphes suivants : la FO ; donc les suivantes : l’environnement ; - mant les principaux paramètres ou mesures des impulsions radar ; émission ; intercepté, puis l’état d’engagement de ce radar, ce qui per- mettra de déterminer les contre-mesures les plus adaptées. Cette fonction est essentiellement une comparaison des caractéristiques de l’émission avec des caractéristiques ré- pertoriées dans une bibliothèque technique ; des émissions au cours du temps. Elle s’appuie pour cela Figure 3 : Principaux paramètres. Figure 4 : Chaîne des traitements ESM. REE N°4/2015 115 Présent et futur de la guerre électronique passive sur les caractéristiques radioélectriques de la forme d’onde (FO) de l’émission et sur les caractéristiques cinématiques de l’émission soit la direction d’arrivée, le temps de passage Deux autres fonctions sont déterminantes pour le sys- tème de guerre électronique (GE). Ce sont la préparation de mission et la gestion de la bibliothèque opérationnelle. Celle-ci est à bord de l’avion et décrit les paramètres des radars potentiels à intercepter. La préparation de mission consiste à informer le système de GE pour optimiser son fonctionnement, par exemple lui indiquer les cibles qu’il va le plus probablement rencontrer. Celles-ci peuvent être défi- nies plus ou moins précisément en termes de localisation ou de caractérisation radioélectrique. La gestion de la biblio- thèque opérationnelle pose la problématique de la mise à jour et de l’entretien de l’information technique et tactique en guerre électronique. Cette question est trop souvent résu- mée au simple contenant, soit la base de données réceptacle de l’information, alors qu’il s’agit d’un problème très lourd d’apprentissage statistique supervisé par l’expert humain. Nous ne traiterons pas ici ces deux aspects. Probabilité d’interception la réactivité, c'est-à-dire le temps de réaction à l’apparition d’une nouvelle menace, la couverture, c'est-à-dire l’exhaus- tivité de la description de l’environnement, et la précision, stratégique particulier. En fonction de la largeur de la bande de fréquence cou- bonne partie de la gamme de fréquences utilisées par les radars de moyenne et longue portée. Leur intérêt est qu’ils interceptent toutes les impulsions reçues dans cette bande de fréquences mais, en contrepartie, leur sensibilité reste - rer la sensibilité de détection. Pour cela, ces matériels traitent le signal sur une bande de fréquences étroite. Leur défaut est qu’ils ne garantissent pas une couverture instantanée de toute la bande de fréquences. La stratégie de balayage [4] [5] [6] consiste à savoir comment piloter un récepteur superhétérodyne pour garan- tir l’interception de signaux électromagnétiques d’intérêt. Ce balayage s’effectue principalement en fréquence. Probability Of Inter- ception) est la probabilité d’intercepter suffisamment d’infor- mations sur une menace donnée pour permettre la création d’une piste correctement caractérisée à fin d’identification et de localisation, sur un délai spécifié entre l’instant d’appari- tion de la menace et l’instant de publication de la piste. la précision et la réactivité, on associe le plus souvent récep- teurs large bande et superhétérodynes. Ce choix engendre une complexité du système avec de nombreuses interac- tions à gérer. Un concept très prometteur développé chez - tané numérique qui combine, grâce à la réception digitale à base de transformée rapide type Fourier, des avantages du - rodynes dans un seul récepteur intégré. Désentrelacement Le capteur reçoit les trains d’impulsions provenant des différentes émissions radar au-dessus du seuil de sensibi- lité. Les émissions étant simultanément présentes, ces trains d’impulsions sont mélangés. Dans le domaine de la GE, on dit « entrelacés ». Ces situations d’entrelacement de trains d’impulsions sont d’autant plus fréquentes que : - tation de la densité des impulsions détectées ; ce qui augmente la probabilité de trouver des impulsions de plusieurs radars à une fréquence donnée. Pour traiter ces situations, l’extracteur doit en tout premier lieu isoler chaque émission d’intérêt pour pouvoir ensuite l’analyser et la caractériser. On parle de « désentrelacement ». Les articles publiés sur ce sujet sont peu nombreux. Les plus souvent de détecter des accumulations d’impulsions sur des valeurs de fréquences ou de direction d’arrivée. cherche plus seulement à regrouper des impulsions sem- blables, car les radars présentent des impulsions parfois très différentes, on parle d’agilités, mais plutôt des impulsions qui forment un tout ayant des propriétés intéressantes. La stratégie est d’identifier les structures potentielles, soit les modes d’une distribution à plusieurs dimensions, tout en construisant les groupes d’impulsions. On pourra consulter la référence [12]. L’algorithme optimal dérive du maximum de vraisem- blance et passe par la densité conjointe multidimensionnelle. L’algorithme réalisé associe paramètres primaires et secon- quasi linéaire en termes de coûts mémoire et de calcul, ce qui répond à une exigence cruciale. 116 REE N°4/2015 GROS PLAN SUR Atteindre une complexité linéaire : temps de calcul « uniquement » 10 fois supérieur, à densité constante, au coût de traitement de 1 seconde d’écoute continue ; - sion entre ce qui se passe à plusieurs secondes d’intervalle ; L’atteinte de ces qualités a nécessité une étude poussée tant sur le plan des principes mathématiques que sur celui de l’algorithme théorique. - ment qui permettent de séparer efficacement les impulsions de chaque émission et donc de caractériser l’interception ré- alisée sur chaque émission même quand plusieurs émissions similaires sont simultanément présentes. émissions provenant des différents émetteurs en présence, séparation permettant de réaliser l’estimation de localisation sur le plus grand nombre de mesures indépendantes pos- sible. C’est de cette capacité de séparation et d’estimation que va résulter une localisation précise de l’émetteur et une identification sans faille de celui-ci. Cette connaissance pré- cise et juste de la menace permet alors une bonne gestion des priorités de ces menaces, par exemple pour appliquer un brouillage ou effectuer une suppression de l’émetteur avec une arme adaptée. plot décrit la séquence d’impulsions qu’il représente par des ensembles de valeurs parmi lesquels : - pulsions ; Figure 5 : Entrelacement des émissions radar. Figure 6 : Désentrelacement par classification multi-mode et multidimensionnelle. REE N°4/2015 117 Présent et futur de la guerre électronique passive - mune aux impulsions du train ; - A cette liste, il faut ajouter des paramètres décrivant les mo- dulations internes aux impulsions et des paramètres qualitatifs caractérisant statistiquement les synthèses d’informations. et instantanée de l’émission. Ces plots sont ensuite regrou- pés en pistes. La fonction de pistage s’appuie sur les caracté- ristiques suivantes : l’émission ; - synthétisant la perception de l’émission au cours du temps. Du point de vue géométrique, la piste locale n’est pas pure- ment 2D, c'est-à-dire strictement angulaire avec site et gise- ment. A partir d’un certain temps d’intégration, il est possible d’obtenir une localisation 3D, c’est-à-dire la distance complé- mentaire aux deux angles. Ce pistage présente des difficultés liées à la disconti- nuité des valeurs de paramètres. Les radars peuvent chan- ger de caractéristiques au cours du temps ; par exemple le plage de valeurs, type d’agilité, facteur de forme. Ce change- ment de balayage à balayage peut rendre plus « hasardeuse » l’association des éclairements successifs perçus. Localisation La localisation précise des radars est une nécessité dans deux types de missions aéroportées : - tance de sécurité pour avoir une connaissance précise de l’ordre de bataille adverse ; - localisation et désignation des radars ; - gestion de priorité des menaces, pour améliorer la planifi- cation des actions contribuant à la survie de l’avion ; - connaissance de la situation tactique pour la conduite de la mission globale. ci consistent à exploiter des mesures qui sont liées à la géo- publiés sur ce sujet datent des années 80 [13] [14] [15]. La plus connue de ces mesures est la direction de visée - comme le point d’intersection entre les AOA (Angle of Arri- val) des capteurs. Lorsqu’on a plus de capteurs, les AOA ne se recoupent généralement pas en un seul point. De même disposant d’un observateur mobile, la locali- sation pourra être réalisée en estimant le foyer de la nappe des relevés angulaires effectués lors du défilement au cours du temps. Le problème que l’on se pose plus généralement est de trouver une estimation récursive de la densité de probabi- lité de localisation. Généralement, on réalise une estimation récursive du point le plus probable (méthodes des moindres carrés, filtre de Kalman…). Ces méthodes d’intégration ont été étudiées dans le cadre de la localisation d’émetteurs fixes, mais également pour la trajectographie d’émetteurs mobiles. Elles sont décrites dans les références [15] [17]. On distingue deux grands types de mesures : visée entre l’observateur et la cible ; Figure 7 : Localisation par triangulation multi AOA (MAOA). 118 REE N°4/2015 GROS PLAN SUR entre l’observateur et la cible. Ces dernières nécessitent soit au moins deux points d’observation distincts soit un mou- vement minimal entre la cible et l’observateur. En passif, il ne peut y avoir d’observation de la distance sans mouve- ment ou sans disparité géométrique d’observation. (temps différentiel d’arrivée) et le FDOA (fréquence différen- tielle d’arrivée). Consulter [2] [15] [17] [18]. Le temps différentiel d’arrivée consiste à estimer la diffé- rence de temps d’arrivée d’un même signal sur deux récep- teurs distants dont la taille de base correspond à l’écartement des observateurs et varie suivant le système considéré de Le Doppler différentiel consiste à estimer la différence de fréquence Doppler sur deux récepteurs distants. On parle alors de FDOA. consiste pour deux porteurs à croiser : - mée par les deux porteurs ; porteurs. La figure 8 gauche illustre la localisation obtenue à l’inter- section des courbes iso-délai et des courbes iso-différence de Doppler en considérant leur largeur à 1 sigma. Dans la localisation à partir de senseurs passifs et délo- calisés, la problématique porte essentiellement d’une part sur l’association des données et le lever d’ambiguïté sur les intersections multiples, d’autre part sur le filtrage avec des défauts d’observabilité, et des équations non linéaires. La figure 8 droite donne un exemple de courbes d’ambi- guïtés sur une mesure unique de type Doppler. On y observe de multiples ambiguïtés conduisant à profusion de courbes iso-Doppler. L’intégration multi-capteurs et temporelle per- mettra de dégager la position unique de la cible. Les mesures utilisées sont non linéaires ce qui induit des difficultés de traitement bien connues. En particulier il faut décomposer le plus souvent les estimations entre un pre- mier traitement dit pseudo-linéaire construit sur une approxi- mation linéaire de l’équation de mesure et qui délivre une solution servant d’initialisation à un traitement non linéaire au maximum de vraisemblance. On peut alors utiliser des al- gorithmes de gradient, mais leur convergence nécessite des précautions coûteuses, notamment en termes de calcul de pas. Une voie de recherche consiste à trouver des solutions explicites directes et sans itération [19]. Identification L’identification des radars [20] est une autre compo- sante essentielle des équipements de guerre électronique : elle vise à déterminer quels modes radars, décrits dans une bibliothèque, sont interceptés à un instant donné, ce qui permet de mettre en œuvre des manœuvres appro- priées de contre-mesure (autoprotection) ou d’enrichir la bibliothèque courante à l’aide d’une description affinée des modes connus ou en y ajoutant des nouveaux modes non répertoriés précédemment (renseignement). L’identification consiste essentiellement à comparer les mesures avec des caractéristiques de modes décrits dans une bibliothèque opérationnelle. La taille d’une bibliothèque opérationnelle peut être très grande (plusieurs milliers de modes), ce qui justifie d’apporter un soin particulier à la complexité des traitements employés. Les paramètres pris en compte sont non exhaustivement : ou de phase interne à l’impulsion). On parle de modulation intrapulse ; Figure 8 : Localisation TDOA et FDOA. REE N°4/2015 119 Présent et futur de la guerre électronique passive - parle de modulation interpulse ; - pace) ; - taines émissions. Classiquement, les méthodes d’identification s’intéressent à des objets paramétrés à valeurs constantes ou lentement plus ou moins abrupts des valeurs observées. Ces change- ments ont deux origines distinctes : - ception sur lobe principal ne permet pas d’observer l’inté- sont pas observées. D’une interception à l’autre, les valeurs interceptées ne sont pas toutes les mêmes. On parlera de l’interception partielle des modes d’émission ; - ramètres d’émission au cours du temps, non pas de façon graduelle mais par des sauts. On dit que l’émission change - velles caractéristiques qui rendent compte des évolutions temporelles des valeurs observées. Une difficulté majeure provient de la non connaissance du modèle du train d’impulsions intercepté, c’est-à-dire de la FO utilisée par le radar : est-ce un signal modulé ou non ? Quel est le type de modulation utilisée ? Est-ce un signal présen- tant ou non une PRM ? Les caractéristiques extraites seront correctes si la FO hypothèse est la véritable FO utilisée par le radar. On doit combiner deux types d’incertitude : connaissances ; comme des bruits de mesure. On démontre [21] que les meilleurs résultats sont obtenus pour l’incertitude objective par la méthode de Bayes et pour Le théorème de Bayes, ou sa généralisation dans Demps- normatif pour reformuler les probabilités en fonction de l’in- formation dont on dispose. C’est ainsi que l’on parle d’abduc- tion pour ce type d’inférence pour laquelle on adhère à une hypothèse au détriment d’autres par son pouvoir explicatif des faits constatés. Ce raisonnement est mis en place lors de l’utilisation de la formule de Bayes. En effet, admettons un ensemble d’hypothèses (H1, …, Hn) formant une par- tition dans l’espace de possibles modèles explicatifs d’une réalité, chacune de ces hypothèses est censée expliquer un phénomène B, si B est plus probable de se manifester sous Hj que sur les autres Hk (k j), la réalisation de B renforce la conviction sur Hj. La formule de Bayes est donc un outil nor- matif de réassignation de mesures de certitude par le pouvoir explicatif des hypothèses. Les nouvelles techniques multi-capteurs En plaçant les capteurs sur plusieurs porteurs différents, on agrandit les bases de capteurs et donc on améliore les résolutions instrumentales. L’augmentation de la résolution instrumentale permet d’accroître les capacités de séparation des signaux et les précisions de localisation. Cette augmenta- tion est proportionnelle à la taille de la base, soit la distance séparant les capteurs. Comme la dimension d’un avion ne peut autoriser dans les meilleurs cas que des bases d’envi- ron 10 mètres, passer à 1 km ou 100 km, grâce à une base formée par deux avions ou deux satellites, apporte une amé- lioration dans un rapport de 102 à 104 . On franchit deux à quatre ordres de grandeur. On en comprend tout l’intérêt. Figure 9 : Localisation par TDOA inter-satellites. 120 REE N°4/2015 GROS PLAN SUR On parle de MRE intégré car on constitue une fonction FDOA s’imposent comme la future voie de la localisation passive car elles permettent de localiser les émetteurs de signaux dans toutes les bandes, même en bandes basses avec une précision extrême et quasi instantanément. Mais il y a quelques inconvénients, qui induisent des coûts de réalisation : mesures respectives, ce qui nécessite un moyen de com- munication de type liaison de données. Dans le contexte de la guerre électronique, cette liaison de données doit être discrète, ce qui peut imposer un débit limité ; qu’ils délivrent leurs mesures dans un référentiel spatio- temporel commun ; ce qui signifie pour deux capteurs MRE qu’au moins un des deux doit recevoir le signal dans les diffus (voir le para- graphe sur l’augmentation de sensibilité) ; - sures à désentrelacer augmente très fortement. De plus, la mesure simultanée des mêmes impulsions radar par diffé- dans les traitements de la densité plus forte des mesures et des absences de mesures sur chaque capteur ; mesures obtenues par les MRE, mais il y a aussi une autre faut coordonner le travail des capteurs de façon à utiliser au mieux les capteurs pour le recueil d’information. Limitation du débit de liaison Dans un système de défense, les débits des liaisons de données entre plates-formes sont limités. Pour répondre à cette exigence, la diffusion de données sur le réseau doit être maîtrisée, à la fois sur les aspects de la sélection de l’informa- tion, de l’adaptation des cadences de diffusion et de la syn- thèse de l’information. Les liaisons usuelles peuvent ne pas prendre en compte ce type d’exigence. La performance opti- male des traitements est obtenue si toutes les informations sont transmises. Le principe de réduction est de construire un traitement local qui réduit les données de façon considé- rable et qui permet d’atteindre des performances quasi opti- males. On peut démontrer que pour ce faire, le pistage local doit réaliser une statistique exhaustive. Une possibilité est d’utiliser un développement limité des équations de mesures et éliminer les termes d’ordre élevé correspondant à du bruit. Les erreurs résultant de la non prise en compte des termes d’ordre supérieur dans les développements limités utilisés restent négligeables à condition que ces développements ne soient pas utilisés sur des horizons d’interception trop importants. La méthode a été présentée dans la référence [23]. Outre de réduire le débit, cette intégration a pour effet de remplacer un calcul coûteux sur de nombreuses données fortement bruitées par un calcul beaucoup moins coûteux sur les paramètres synthétisés dans la statistique et donc moins bruités. Synchronisation spatio-temporelle distants, les deux récepteurs doivent avoir des références de temps et de fréquence communes. Ces références sont par On désigne par synchronisation temporelle, une caractéris- tique qui s’applique à deux ou plus sous-systèmes possédant chacun une référence de temps locale. Cette caractéristique traduit la similarité dans le domaine temporel et fréquentiel de ces différentes références. On peut considérer la relation « X est synchronisée avec Y » comme une relation d’équivalence. Une référence de temps A possède différents types d’imperfections qui l’amènent à avoir un comportement aléatoire. Afin de pouvoir mesurer et corriger ces imperfections, il est nécessaire de comparer Figure 10 : Synchronisation multi-ESMs grâce au GPS. REE N°4/2015 121 Présent et futur de la guerre électronique passive A avec une autre référence de temps appartenant à la classe d’équivalence [B] avec laquelle on veut obtenir la synchro- nisation. Une fois les comparaisons et corrections établies, si les écarts restent inférieurs aux spécifications définies, on considère A comme synchronisée avec [B]. référence B, on peut établir une relation de synchronisation directe entre A et B (figure 11 (a)). On peut aussi grâce aux propriétés de symétrie et de transitivité synchroniser res- pectivement A et B avec une référence R pour obtenir la La synchronisation nécessite l’échange de messages per- mettant de comparer les références de temps. Considérant le cas d’un système de guerre électronique distribué, il existe des limitations sur la fréquence de ces échanges. Ceux-ci peuvent même être interrompus dans le cas d’un brouillage du moyen de communication. Ainsi, entre deux messages de synchroni- sation successifs, le système ne repose que sur la référence de temps locale. La stabilité de cette référence locale sur l’hori- zon temporel de synchronisation considéré va donc être très influente sur les performances finales du processus. La réfé- rence [25] présente l’analyse de ces problèmes. Augmentation de sensibilité L’énergie rayonnée par un radar est directive. On peut comparer le lobe principal du radar en balayage au faisceau d’un phare de marine balayant la mer. Cependant le radar en émet plus ou moins dans des directions latérales formant ainsi des lobes secondaires avec beaucoup moins d’énergie et des lobes diffus avec encore moins d’énergie émise. Cette - sibilité. réaliser leurs mesures dans les lobes secondaires ou diffus des radars. Pour ceux-ci il faudra une grande sensibilité des récepteurs. Prenons le cas d’un radar balayant une zone de l’espace. Ce cas est représenté figure 12. La puissance reçue par cha- d’émission du radar. La référence [26] présente comment accroître les sensi- bilités des récepteurs en utilisant du gain d’antenne ou de traitement par exemple avec des récepteurs digitaux. Cela entraîne un niveau de complexité supérieur car il faut cana- liser les signaux, soit multiplier les voies de traitement donc les récepteurs élémentaires. Le résultat final n’est pas exempt de défauts, car même avec une excellente sensibilité, le com- portement des signaux dans les diffus n’est pas aussi maî- trisé que dans le lobe du radar ; en particulier la polarisation tourne de plus en plus aléatoirement, ce qui peut entraîner des pertes aléatoires de détection. Figure 11 : Synchronisation directe (a) et synchronisation transitive (b). Figure 12 : POI d’un ESM réparti sur plusieurs plates-formes. 122 REE N°4/2015 GROS PLAN SUR Difficultés de traitement Les traitements de désentrelacement et de localisation sont confrontés à la densité plus forte des mesures, et aux - proximativement, on ne peut, dans certaines applications, compter que sur environ 10 % d’impulsions communes. Les traitements de désentrelacement et de localisation sont spé- cifiquement conçus pour résister à ce type de défauts. Ce type d’exigence s’ajoute aux classiques exigences d’optimali- té et de faible complexité du traitement. En raison du volume des données à traiter, une automatisation des traitements est nécessaire. L’automatisation vise à obtenir des traitements précis, robustes et adaptatifs, de manière à atteindre des taux de fausse alarme les plus faibles possibles en regard de taux de détection, localisation et identification correctes très élevés. Ce traitement est trop souvent considéré comme « allant de soi ». C’est en fait un véritable sujet réservant en- core des points durs. Coordination des capteurs Le contrôle du réseau sert à optimiser son fonctionne- ment en maximisant la probabilité d’interception et carac- térisation des évènements qui font l’objet des traitements. plusieurs capteurs afin de réaliser des mesures spécifiques (dans une certaine bande, pendant une durée donnée, dans un secteur défini), et de rendre disponibles ces résul- tats sur le réseau. L’utilité espérée des mesures est le cri- tère le plus fréquemment utilisé pour réaliser ce contrôle. notamment quand ils doivent intercepter simultanément la même cible. Conclusion La guerre électronique passive est en pleine évolution, conduisant à des systèmes permettant une séparation, une caractérisation et une localisation très fines et très rapides des émissions radar dans des ambiances denses et très com- plexes. La maîtrise de l’information, soit la connaissance de l’ordre de bataille électronique (OBE) adverse, induit alors la supériorité tactique. Les batailles du futur seront gagnées par celui qui maîtrise l’information. L’évolution de la guerre électronique emprunte au moins trois axes : au plus tôt dans la chaîne et grâce au traitement des signaux à très haute fréquence, et dans de très larges bandes ; conduisant à des algorithmes quasi optimaux et de com- plexité très faible ; désentrelacement et la localisation des émissions grâce à l’élargissement des bases de mesure obtenu par la mise intégré multi-plates-formes. Dans la logique de la numérisation du champ de bataille et de la mise en réseau des forces, les attentes relatives à la GE multi-plates-formes sont très élevées. Les études réalisées dans ce domaine sont caractérisées par le souci de prendre en compte les capacités du lien de transmission, les capa- cités de synchronisation spatio-temporelle et aboutissent à des conceptions algorithmiques innovantes et exigeantes tant sur le plan des performances que des complexités de calcul. La qualité à atteindre est un consensus entre de nom- breux critères et la maîtrise métrologique du système doit être rigoureuse. Références [1] Martin Defour, Jean Marc Chabroux « Des ondes et des ailes, ingénierie radar et guerre électronique » Gallimard Loisirs juin 2015. [2] Wiley, Richard G. “Electronic intelligence: the analysis of radar signals”. Dedham, MA, Artech House, Inc., 1982. 250 p 1, 1982. [3] James Bao-Yen Tsui, “Digital Microwave Receivers Theory and concepts”, Artech House 1989. [4] I. Vaughan L. Clarkson. “Optimal periodic sensor scheduling” in Electronic Support. In Proc. Defence Appl. Signal Process., March 2005. [5] I. Vaughan L. Clarkson and Andrew D. Pollington. “Perfor- mance limits of sensor-scheduling strategies in Electronic Support”. IEEE Trans. Aerospace Electron. Syst., 43(2): 645- 650, April 2007. 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Il anime trois sessions de cours à EUROSAE sur la guerre électronique, le pistage actif et passif, la fusion de données. Jean-Marc Chabroux est direc- teur technique de THALES Systèmes Aéroportés. Après avoir débuté sa carrière à la direction générale de l’armement, il a rejoint le groupe THALES pour s’occuper de dévelop- pements radar avant de s’intéresser également aux techniques de guerre électronique.