Direction de recherche : Claire HANEN
Co-encadrement : Emmanuel HYON

Algorithmes pour la Recherche de Cible Aérienne avec un Radar Embarqué à Bord d'une Plateforme Aéroportée

Dans le contexte actuel des missions aériennes, les pilotes et opérateurs à bord d'une plateforme aéroportée sont confrontés à des situations tactiques de plus en plus complexes. Outre la trajectoire de l'appareil, ils doivent aussi utiliser au mieux plusieurs capteurs pour effectuer de multiples tâches essentielles à une bonne représentation de la situation tactique — allant de la surveillance et de la poursuite des cibles à l'identification des cibles, ainsi que la conduite de tir. Ils doivent également faire face à de nouveaux types de cibles plus difficiles à détecter, connectées en réseau et capables de se coordonner de plus en plus efficacement. Lors d'une mission à haute intensité, il peut être difficile d'exécuter toutes les tâches simultanément, car des prises de décision complexes en un très court laps de temps sont nécessaires.

Les travaux présentés dans ce manuscrit sont motivés par un besoin de l'amélioration et l'évaluation de la planification pour la surveillance air-air avec un radar embarqué. Une part importante de cette thèse est consacrée à l'adaptation d'un modèle général pour la recherche de cible, ainsi que l'algorithme Forward And Backward (FAB) pour la tâche de surveillance air-air avec un radar. De nouveaux algorithmes sont également proposés.

L'étude s'étend à l'intégration progressive des caractéristiques de la technologie radar au modèle de recherche de cible. Par exemple, l'effort de recherche est ici alloué à des cônes d'observation afin de représenter la forme d'un faisceau radar. Des cônes d'observations disjoints sont d'abord considérés, puis le modèle est complexifié en considérant des cônes d'observation recouvrant afin d'augmenter la qualité des plans calculés. Le modèle de détection est lui aussi graduellement amélioré afin de refléter le fonctionnement du radar. Un cadre robuste pour l'évaluation des stratégies de pointage radar est proposé. L'outil d'évaluation des algorithmes permet d'une part la comparaison des différents algorithmes sur différents critères clairement définis, et d'autre part de mesurer leur optimalité avec des bornes théoriques sur les performances atteignables. Grâce à ce cadre expérimental, nous validons la supériorité des algorithmes proposés par rapport à une heuristique de la littérature ouverte utilisée dans l'industrie, et proposons ainsi un nouveau point de comparaison à l'état de l'art de la surveillance air-air. À travers des expérimentations, l'efficacité de ces algorithmes est validée, notamment en explorant les compromis entre la qualité de la solution et le temps de calcul afin de considérer des contraintes d'exécution en temps réel.

En définitive, cette recherche représente une avancée dans l'optimisation de la surveillance air-air avec un radar embarqué. En effet les algorithmes proposés démontrent une performance supérieure face à l'heuristique existante, et un cadre d'évaluation robuste est introduit pour une comparaison méthodique. Ces contributions forment la base pour des études ultérieures dans des scénarios plus complexes, envisageant l'utilisation de multiples capteurs embarqués sur plusieurs plateformes, coordonnés pour exécuter simultanément des tâches diverses. Ce travail s'inscrit dans une démarche plus large visant à développer des outils qui permettront d'alléger la charge mentale des opérateurs, leur permettant ainsi de se concentrer sur les aspects opérationnels cruciaux de leurs missions.

Soutenance : 15/12/2023

Membres du jury :

M. André ROSSI Université Paris Dauphine - PSL [Rapporteur]
Mme Hind CASTEL Télécom SudParis [Rapporteur]
Mme Claire HANEN Sorbonne Université et Université Paris Nanterre
M. Emmanuel HYON Sorbonne Université et Université Paris Nanterre
Mme Alix MUNIER-KORDON Sorbonne Université
M. Ludovic GRIVAULT Thales DMS
M. Cyrille ENDERLI Thales DMS

Publications 2022-2023

• 2023
  • H. Vaillaud : “Algorithmes pour la Recherche de Cible Aérienne avec un Radar Embarqué à Bord d’une Plateforme Aéroportée”, soutenance de thèse, soutenance 15/12/2023, direction de recherche Hanen, Claire, co-encadrement : Emmanuel, HYON (2023)
  • H. Vaillaud, C. Hanen, E. Hyon, C. Enderli : “Target search with an allocation of search effort to overlapping cones of observation”, Proceedings of the 18^th Conference on Computer Science and Intelligence Systems, Annals of Computer Science and Information Systems, vol. 35, Warsaw, Poland, pp. 801-811 (2023)
  • H. Vaillaud, C. Hanen, E. Hyon, C. Enderli : “Target search with a radar on an airborne platform”, 2023 26^th International Conference on Information Fusion (FUSION), Charleston, SC, United States, pp. 1-8, (IEEE), (ISBN: 979-8-89034-485-4) (2023)
  • H. Vaillaud, C. Hanen, E. Hyon, C. Enderli : “Recherche d’une cible mobile dans un plan avec angles d’observation non disjoints”, 24^e Congrès annuel de la Société Française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la Décision, Rennes, France (2023)
• 2022
  • H. Vaillaud, C. Enderli, C. Hanen, E. Hyon : “Planification de la recherche d’une cible par une plateforme aéroportée”, 23^e congrès annuel de la Société Française de Recherche Opérationnelle et d'Aide à la Décision, Villeurbanne - Lyon, France (2022)