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Domaine 3 ● détecter, localiser, visualiser, identifier, classifier, tout en restant discret, ● perturber ou détruire l’électronique des systèmes adverses (emploi d’armes à énergie dirigée), ou à l’inverse protéger nos propres plateformes et systèmes. Les moyens d’investigation utiliseront les approches analytiques et expérimentales pour assurer la compréhension des phénomènes physiques, en associant le calcul numérique. ORIENTATIONS SCIENTIFIQUES 1. GÉNÉRATION ET MESURE DES RAYONNEMENTS La prolifération des systèmes antennaires sur les aéronefs, navires, véhicules terrestres, répond à un besoin croissant des fonctions de navigation, de télécommunications, de surveillance, de détection, d’identification, de poursuite, de brouillage… Or, l’implantation de structures antennaires sur un vecteur dégrade son aérodynamisme / hydrodynamisme et sa signature radar / sonar ; elle peut aussi imposer des contraintes de compatibilité électromagnétique. Des solutions doivent donc être recherchées pour réduire le nombre d’antennes et leurs dimensions, tout en maintenant, voire en améliorant, les performances systèmes, tant en utilisation statique que sous des contraintes de mobilité. De plus, l’amélioration des performances de détection des systèmes radar et sonar nécessite l’utilisation de modes spécifiques (large bande, basse fréquence, multistatique…) et l’emploi de sources de référence souvent aux limites de l’état de l’art (grande pureté spectrale…). On s’intéressera donc aux briques élémentaires composant les générateurs électromagnétiques et acoustiques, les systèmes rayonnants associés, ainsi que les différents capteurs et senseurs de mesure. Les efforts à mener porteront en particulier sur : ● les sources primaires et les constituants technologiques des générateurs EM (Marx, transformateurs de Tesla, transformateurs résonnants, synthétiseurs….) ; ● les filtres très sélectifs en fréquence s’inscrivant dans des gabarits aux pentes abruptes ; ● les antennes compactes, miniatures, sélectives, multivoies, multifonctions, multi-bandes, adaptatives, impulsionnelles, conformables, déformables, reconfigurables ; ● les antennes réseaux transmetteurs ou réflecteurs, l’utilisation de l’optique pour la distribution des signaux dans les grandes antennes réseaux ; ● les antennes et radômes très large bande, les techniques multi-antennes (MIMO) permettant des communications à débit / portée / robustesse / discrétion accrus ; ● les nouvelles techniques de mesures des champs électromagnétiques : capteurs électro-optiques, techniques infrarouge ; ● les capteurs acoustiques : monocristaux pour l’émission, antennes à faible diamètre, ● les systèmes acoustiques dans le domaine des Ultra Basses Fréquences (UBF), développement de sources actives (problème de rendement et de poids) et antennes de réception linéaires passives remorquées de grande longueur ; ● les antennes sonar passives surfaciques, volumiques (transparentes), lacunaires et/ou réparties, pour des fréquences d’accord allant jusqu’à une dizaine de kilohertz. Figure 3.1 : Réseau transmetteur 60 GHz (CEA/Léti, IETR, CNES) Figure 3.2 : Générateur impulsionnel forte puissance (REI et thèse, LGE Pau et CEA/Gramat) 2. PROPAGATION Les études en propagation permettent de modéliser les effets des fluctuations spatio-temporelles de l’environnement sur les signaux acoustique et électromagnétique, de définir des traitements du signal pour compenser ces effets, participant ainsi à la maîtrise des risques sur les systèmes de communication, de navigation, de détection et de guerre électronique. 2.1 Propagation radioélectrique On s’intéressera tout particulièrement : ● à la propagation en milieu naval pour les radars centimétriques (navigation, surveillance côtière), millimétriques (autodirecteurs) et à l’étude des effets de l’environnement sur la signature des cibles marines ; 28 POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012
Figure 3.3 : Antennes HF (ONERA) Figure 3.4 : Propagation HF sur un terrain irrégulier (IEEA) z (m) z (m) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 x (km) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 ● au développement de modèles spatio-temporels de la surface marine dans des conditions de mer fortes avec la prise en compte des déferlements ; ● à la propagation en milieux terrestre (radars pour la pénétration sous les feuillages) et urbain (localisation de cibles en présence de multi-trajets) ; ● à la propagation terre-espace avec la mise en œuvre de nouvelles techniques de compensation des affaiblissements de propagation, en bandes EHF et Ka ; ● à la propagation des ondes de ciel et de sol pour les radars HF ; ● à la propagation des signaux large bande en milieux urbain et maritime ; ● aux applications des techniques de retournement temporel pour les communications discrètes, ainsi que pour la détection radar et sonar. 2.2 Propagation acoustique Les efforts porteront sur : ● les communications sous-marines robustes en réseaux qui peuvent nécessiter, dans certains cas, des contraintes de discrétion (utilisation d’essaims d’AUV ou Autonomous underwater vehicle), que ce soit en chasse aux mines ou en LSM ; ● la propagation stochastique sous les deux aspects suivants : (1) quantification de l’impact acoustique des fluctuations du milieu (paramètres océanographiques de la colonne d’eau), (2) prise en compte des incertitudes sur des paramètres déterministes de l’environnement (structure du fond océanique en propagation UBF) ; ● l’utilisation d’observatoires acoustiques, permettant la collecte de signaux propagés, afin de caractériser finement, sur de grandes périodes, leurs fluctuations spatio-temporelles, et de valider les modélisations, en particulier en zones petits fonds ; ● le bruit rayonné par les aéronefs, propagation aérienne et à travers le dioptre air-eau, en particulier dans le domaine des très basses fréquences. 3. DÉTECTION – IMAGERIE Les axes de recherche porteront sur l’amélioration des performances de détection, localisation et classification/identification des systèmes sonar et radar, en modes actif et passif : Domaine 3 1000 0 1 2 3 4 5 y (km) Figure 3.5 : Propagation aléatoire en acoustique sous-marine modélisation des effets acoustiques des fluctuations du milieu (DGA Techniques navales - Thales Underwater Systems) 0 3.1 Détection et imagerie acoustique ● Traitements en détection et localisation adaptés à la physique de la propagation acoustique, à des fins d’amélioration des capacités et des performances des sonars, par petits fonds (zones côtières et littorales) et grands fonds (zones hauturières) ; POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012 29
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de la surface marine dans des conditions de mer<br />
fortes avec la prise en compte des déferlements ;<br />
● à la propagation en milieux terrestre (radars pour<br />
la pénétration sous les feuillages) et urbain (localisation<br />
de cibles en présence de multi-trajets) ;<br />
● à la propagation terre-espace avec la mise en<br />
œuvre de nouvelles techniques de compensation<br />
des affaiblissements de propagation, en bandes<br />
EHF et Ka ;<br />
● à la propagation des ondes de ciel et de sol pour<br />
les radars HF ;<br />
● à la propagation des signaux large bande en milieux<br />
urbain et maritime ;<br />
● aux applications des techniques de retournement<br />
temporel pour les communications discrètes, ainsi<br />
que pour la détection radar et sonar.<br />
2.2 Propagation acoustique<br />
Les efforts porteront sur :<br />
● les communications sous-marines robustes en<br />
réseaux qui peuvent nécessiter, dans certains cas,<br />
des contraintes de discrétion (utilisation d’essaims<br />
d’AUV ou Autonomous underwater vehicle),<br />
que ce soit en chasse aux mines ou en LSM ;<br />
● la propagation stochastique sous les deux aspects<br />
suivants : (1) quantification de l’impact<br />
acoustique des fluctuations du milieu (paramètres<br />
océanographiques de la colonne d’eau), (2) prise<br />
en compte des incertitudes sur des paramètres<br />
déterministes de l’environnement (structure du<br />
fond océanique en propagation UBF) ;<br />
● l’utilisation d’observatoires acoustiques, permettant<br />
la collecte de signaux propagés, afin de<br />
caractériser finement, sur de grandes périodes,<br />
leurs fluctuations spatio-temporelles, et de valider<br />
les modélisations, en particulier en zones petits<br />
fonds ;<br />
● le bruit rayonné par les aéronefs, propagation aérienne<br />
et à travers le dioptre air-eau, en particulier<br />
dans le domaine des très basses fréquences.<br />
3. DÉTECTION – IMAGERIE<br />
Les axes de recherche porteront sur l’amélioration<br />
des performances de détection, localisation et classification/identification<br />
des systèmes sonar et radar,<br />
en modes actif et passif :<br />
Domaine 3<br />
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Figure 3.5 : Propagation aléatoire<br />
en acoustique sous-marine<br />
modélisation des effets acoustiques<br />
des fluctuations du milieu<br />
(DGA Techniques navales - Thales<br />
Underwater Systems)<br />
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● Traitements en détection et localisation adaptés<br />
à la physique de la propagation acoustique, à des<br />
fins d’amélioration des capacités et des performances<br />
des sonars, par petits fonds (zones côtières<br />
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