Transcript 20130227_NP Presentation_Radar_Passifs EOAA 2013_avec

ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Les radars passifs
…retour vers le futur
BPROG/CMI/TELEC AUG
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Plan
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Un peu d’histoire
Besoin à couvrir
Principes
Avantages et performances
Le passif en France et aux EOAA
L’OTAN et le passif
La coopération franco-allemande
Scénarios opérationnels
Conclusion
BPROG/CMI/TELEC AUG
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Perception du
phénomène dès la
première GM
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Le bistatisme au cœur de la seconde GM
« Chaine Home »
BPROG/CMI/TELEC AUG
Radar Luftwaffe
« Kleine
Heidelberg »
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Besoin à couvrir
• Complément de couverture BA/TBA lors de
déploiement tactique (exemple : DPSA, exercice
OTAN, G20, …)
• Complément/résilience de couverture lors de
déploiements permanents/planifiés (exemples : ZIT,
zones sensibles, zone d’exclusion permanente)
• Déploiement OPEX
• Veille/complément d’information de système de
défense sol/air
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Principe de
fonctionnement
Emetteurs
civils noncoopératifs
Echos
Système de
défense sol-air
associé
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Acquisition du signal de référence
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Version aéroportée
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Visualisation de cibles
mobiles terrestres ou
très basse altitude
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Avantages du passif en général…
à vous de jouer !
• Domaine opérationnel
–
–
–
–
–
?
?
?
?
?
• Domaine d’emploi
– ?
– ?
• Coût…
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
… et du DVB-T en particulier
•
•
•
•
•
?
?
?
?
?
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Performances
Emetteur
Traitement temps réel
Portée
Altitude max de détection
Résolution vitesse et vitesse
minimum détectable
Résolution altimétrique*
Résolution distance radiale**
FM
(HA 100)
Oui
~ 100km
~ 20 000pieds
<10m/s
DVB-T
(NECTAR 2D et 3D)
Non
Qq dizaines de km
~ 5000pieds
<10m/s
Non
2km
<1°
40m
Altitude
*
**
DVB-T
DAB
FM
Portée
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Démonstrateurs français
• 2003-2005
Démonstrateur MORAPA
(TV) demonstrator
• 2003-2005
Démonstrateur MORAPA
(DAB)
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• 2006
HA100 (Home Alerter 100)
air
surveillance passive
radar on analog audio
broadcast
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• 2007-2009
Démonstrateur NECTAR
DVB-T 2D
• 2008-2010
Démonstrateur NECTAR/
essais PAMELA DVBT 3D
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
• 2010 SINBAD (installation à Hradisko en
république Tchèque): trafic aérien autour de
l’aéroport de Brno. Objectif: étude
d’intégration dans un centre ATC (Air Trafic
Control).
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Auhourd’hui: marché 6D2M
•
Cotraitance ONERA / Thales Air Systems (mandataire), notifié le 25/08/2011
•
Développement et Déploiement d’un Démonstrateur 3D Multi récepteur Multi bande (FM,
DAB et DVB-T),
•
Objectif, détection et pistage:
–
–
–
–
–
•
temps réel (latence <qqs en vue de l’intégration au SCCOA),
de cibles lentes et de faible SER,
3D,
à partir de données fusionnées issues de plusieurs récepteurs,
offrant notamment un complément de couverture autour d’une ZIT.
Détail des attendus :
– Développement du démonstrateur 6D2M
– Etude de performance d’un détecteur bi-mode (actif/passif) déployable.
– Participation à l’AT Franco-Allemand:
• modèles de simulation commun,
• définition et simulation des missions opérationnelles et des concepts d’emploi.
– Déploiement opérationnel.
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BPROG/CMI/TELEC AUG
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
Le passif et les EOAA (GSM)
après filtrage
-5
-4
10
-3
-2
-1
 (s)
après filtrage
-5
x 10
0
-2
5
-1.5
0
-1
-5
-0.5
-10
1
-15
2
-20
3
-25
4
 (s)
cible
x 10
10
cible
trajet direct
multitrajets
5
0
-5
0
-10
0.5
-15
1
-20
1.5
-25
2
-30
-300
-200
-100
0
f (Hz)
d
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100
200
300
-30
-600
-400
-200
0
fd (Hz)
200
400
600
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
DVB-T
46 km
27 km
63 km
Distance bistatique: 44 km
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
L’OTAN et le passif
•
•
•
RTG 152: Deployable multi-band
passive/active radar for air defence (Fr, All,
Gr, Hon, It, Nor, Pol, Tur, GB) ,
RTG 164: Advanced Modelling and System
Applications for Passive Sensors (All, Pol,
Nor, Bel, Tur, Tch, PB, It, GB, USA)
RTG 186: Airborne passive radars and their
applications (Fr, Pol, Por, GB, All, Tch,
PB).
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Coopération franco-allemande
• TA52: 1996 Low frequency radar
• TA73: 1999 Low frequency radar
measurements
• TA83: 2002 Semi-active bi-band radar
• TA108: 2007 Passive radar
• TA 117: 2011 Active-passive radar
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Fondements de la coopération
• Armée de l’air et Bundeswher: besoins comparables,
• DGA et BWB: volonté commune de promouvoir la
passif et plus généralement l’excellence européenne,
• ONERA/Thales/CReA et FHR/CASSIDIAN: partage
dans le domaine scientifique et industriel,
• … acteurs potentiels (fournisseurs de contenus vidéo,
audio, données… depuis le sol ou l’espace)
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“Cassidian Mobile Multiband Passive Radar
Demonstrator”
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New Cassidian Passive Radar Demonstrator
Implementation of new & improved Passive Radar Demonstrator
• Based on Know How from former demonstrators
• Multiband coverage (FM / DAB / DVB-T)
• Multiband antenna (calibration system, improved bearing accuracy, product - oriented)
• Direct bandpass sampling
• 8 FM transmitters + 1 SFN DAB + 1 SFN DVB-T simultaneously processable
• Optimisation of signal processing algorithms / contrast improvement
• Inclusion of a tracking system handling a Single-Frequency-Network
• Integrated Passive Radar van (antenna mast, radar equipment, operator & observer space)
• Fast & easy deployment for measurements or demonstrations
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System Concept and Architecture
GPS
Calibration Signals
clock generator
Clocks
DVB-T antenna
14 active elements
474-850 MHz
calibration unit
14
DVB-T analog Rx
amplifier
6 switchable channel
filters
DAB analog Rx
amplifier
bandpass filter
208-234 MHz
FM/DAB antenna
7 active elements
88-240 MHz
calibration unit
14
DVB-T digital Rx
ADC
DDC
14
7
DAB digital Rx
ADC
DDC
7
7
FM digital Rx
ADC
8 x DDC
56
DVB-T signal proc.
adaptive BF
correlation
detection
azimuth/elev. meas.
DAB signal proc.
adaptive BF
correlation
detection
azimuth meas.
Plots
Plots
7
FM analog Rx
amplifier
bandpass filter
88-108 MHz
multiband antenna
analog receiver
digital receiver
FM signal proc. 8ch
adaptive BF
correlation
detection
azimuth meas.
signal processing
tracking system
Range-Doppler
tracking
multihypothesis
tracking (DAB/DVB-T)
data fusion
3D tracking
Plots
tracking
Tracks
HD recording
New features:
 Integrated multiband antenna
 Direct bandpass sampling
 Processing of DVB-T SFN / DABSFN and 8 FM channels
simultaneously
 Enhanced multi hypothesis tracking
mission planning tool
engineering consoles
signal proc./tracking
Range-Doppler display
bearing results
tracking results
operator console
ViSys
MMI / visualisation
Reference
ADS-B Rx
ADS-B
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Multiband Antenna – FM, DAB & DVB-T
Lightning rod
DVB-T antenna
elements (2 x 7)
Multiband antenna:
 DVB-T antenna:
 474 MHz - 850 MHz
 2 x 7 structure
-> 3D bearing
 FM/DAB antenna:
 88 MHz - 240 MHz
 1 x 7 structure
-> 2D bearing
Compass
 Lightning rod
 Calibration units
FM/DAB antenna
elements (1 x 7)
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Calibration units
FM/DAB and DVB-T
 Compass
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Passive Radar Van – Car & Lifting Arm
Van
Lifting platform

Loading space: 3265mm x 1780mm x 1940mm

Lifting height: 12m

Auxiliary Power, auxiliary heating

Allowable load: 200 kg

Vehicle weight: 5000kg

Integrated antenna mast
At transportation antenna elements are removed by quick fasteners
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Passive Radar Van – Interior Integration
Operator Working Place
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
3 independent work stations

Additional observer seating
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MMI / Visualization System
ViSys (Visualization System)
 Operator console
 Modern air surveillance MMI
 Compatible to GIADS (German Improved
Air Defence System)
 Scenario (receivers, transmitters)
 Display of reference tracks (GPS, ADS-B)
 Display of 3D-tracks
Reference data
from ADS-B (Yellow
tracks)
Passive Radar
tracks (Red)
Position
Passive Radar
Position
Transmitter
PR track without ADS-B: small
target without ADS-B or ADS-B
transmission not received
20km
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Outlook
Networked Operation / Sensor Cluster
 Sensor cluster concept
 Fusion of several dislocated passive sensors within one cluster in Local Prefusion
 Embedding of fused passive data in German radarnet (MilRADNET)
 Use of standardized protocol ASTERIX (cat. 48/34; cat. 62)
Passive Radar Sensor
FM / DAB / DVB-T
Local Prefusion 1
Local PreFusion 2
MilRADNET
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Conclusions
 Passive radar advantages
 Anti-stealth
 Hidden operation
 Low cost (only receiver)
 Passive radar challenges
 Algorithms, signal processing
 Very low target signals compared to direct signal and clutter
 New Cassidian multiband (FM / DAB / DVB-T) demonstrator
 360° coverage / 3D location
 Real-time processing
 Target detections during measurement campaigns
 Ground & sea: Cyclist, Road Traffic, Ferry
 Low & medium altitude: Helicopter (200m), Zeppelin (400m), Ultralight (350-1500m), Airliners
(0-500m)
 High
altitude: Airliners (10000m)
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Proposal of methodology
– Definition of operational scenarios with:
• Target(s) (helicopter, ultralight, small aircraft, …)
• Trajectory
• Environment:
– Geographic (urban area, mountainous area, …)
– Electromagnetic
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Definitions
– Coverage complement
• Gap filler of High/Medium Altitude active radar, homeland
deployment
– Coverage resiliency
• Replacement of a faulty Low Altitude active radar, homeland
deployment
– Foreign deployment
• Less information on transmitters than for homeland use
• Large speed range: low to high speeds (10 m/s – 900 m/s)
– Tactical deployment:
• “Light” deployment, logistic restrictions (sensors network, energy,
…), less than half a day to install the radar
– Planned/permanent deployment:
• Few logistic restrictions (sensors network, energy, …), improved
performances
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Questions
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