ETAT-MAJOR DE LARMEE DE LAIR BPROG/CMI/TELEC AUG Page 1 Les radars passifs …retour vers le futur.
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ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIRETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
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Les radars passifs
…retour vers le futur
ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIRETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR
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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
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Perception du phénomène dès la
première GM
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Le bistatisme au cœur de la seconde GM
« Chaine Home »
Radar Luftwaffe « Kleine Heidelberg »
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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 non-coopératifs
Acquisition du signal de référence
EchosSystème de
défense sol-air associé
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Version aéroportée
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Visualisation de cibles mobiles terrestres ou
très basse altitude
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Avantages du passif en général…à vous de jouer !
• Domaine opérationnel– ?– ?– ?– ?– ?
• Domaine d’emploi– ?– ?
• Coût…
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… et du DVB-T en particulier
• ?
• ?
• ?
• ?
• ?
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Performances
Portée
FMDABDVB-T
**
Altitude*
Emetteur FM (HA 100)
DVB-T (NECTAR 2D et 3D)
Traitement temps réel Oui Non Portée ~ 100km Qq dizaines de km
Altitude max de détection ~ 20 000pieds ~ 5000pieds Résolution vitesse et vitesse
minimum détectable <10m/s <10m/s
Résolution altimétrique* Non <1° Résolution distance radiale** 2km 40m
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• 2003-2005
Démonstrateur MORAPA (TV) demonstrator
• 2003-2005
Démonstrateur MORAPA (DAB)
Démonstrateurs français
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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 DVB-T 3D
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• 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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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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-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
fd (Hz)
(s
)
-600 -400 -200 0 200 400 600
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
x 10-5 après filtrage
trajet directmultitrajets
cible
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
fd (Hz)
(s
)
-300 -200 -100 0 100 200 300
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
x 10-5
cibleaprès filtrage
Le passif et les EOAA (GSM)
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46 km 27 km
63 km
Distance bistatique: 44 km
DVB-T
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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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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
New Cassidian Passive Radar Demonstrator
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DVB-T antenna14 active elements
474-850 MHzcalibration unit
FM/DAB antenna7 active elements
88-240 MHzcalibration unit
DVB-T analog Rxamplifier
6 switchable channel filters
DAB analog Rxamplifier
bandpass filter 208-234 MHz
FM analog Rxamplifier
bandpass filter 88-108 MHz
DVB-T digital RxADCDDC
DAB digital RxADCDDC
FM digital RxADC
8 x DDC
DAB signal proc. adaptive BFcorrelationdetection
azimuth meas.
FM signal proc. 8chadaptive BFcorrelationdetection
azimuth meas.
DVB-T signal proc. adaptive BFcorrelationdetection
azimuth/elev. meas.
tracking systemRange-Doppler
trackingmultihypothesis
tracking (DAB/DVB-T)data fusion3D tracking
engineering consolessignal proc./trackingRange-Doppler display
bearing resultstracking results
operator consoleViSys
14
56
7
14 14
7
7
7
Plots
Plots
Plots
Tracks
ADS-B Rx
Reference
clock generator
GPS
Calibration Signals
Clocks
mission planning tool
HD recording
multiband antenna
analog receiver digital receiver signal processing tracking
MMI / visualisation
ADS-B
System Concept and Architecture
New features: Integrated multiband antenna Direct bandpass sampling Processing of DVB-T SFN / DAB-
SFN and 8 FM channels simultaneously
Enhanced multi hypothesis tracking
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Multiband Antenna – FM, DAB & DVB-T
Lightning rodDVB-T antenna elements (2 x 7)
FM/DAB antenna elements (1 x 7)
Calibration unitsFM/DAB and DVB-T
Multiband antenna: DVB-T antenna:
474 MHz - 850
MHz2 x 7 structure
-> 3D
bearing FM/DAB antenna:
88 MHz - 240 MHz1 x 7 structure
-> 2D
bearing Lightning rod Calibration units Compass
Compass
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Lifting platform Lifting height: 12m Allowable load: 200 kg Integrated antenna mast
Passive Radar Van – Car & Lifting ArmVan Loading space: 3265mm x 1780mm x 1940mm Auxiliary Power, auxiliary heating Vehicle weight: 5000kg
At transportation antenna elements are removed by quick fasteners
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Passive Radar Van – Interior IntegrationOperator Working Place
3 independent work stations Additional observer seating
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Reference data
from ADS-B (Yellow
tracks)
Passive Radar
tracks (Red)
20km
Position
Passive Radar
PR track without ADS-B: small target without ADS-B or ADS-B transmission not received
Position
Transmitter
MMI / Visualization SystemViSys (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
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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)
MilRADNET
Local Pre- fusion 1
Local Pre-Fusion 2
Passive Radar SensorFM / DAB / DVB-T
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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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– Definition of operational scenarios with:• Target(s) (helicopter, ultralight, small aircraft, …)
• Trajectory
• Environment:– Geographic (urban area, mountainous area, …)
– Electromagnetic
Proposal of methodology
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– 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
Definitions
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Questions