Les radars passifs …retour vers le futur

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 les besoins en télécommunications satellitaires et les réflexions en cours sur les différentes options pour répondre aux besoins futurs France (future LPM et post Syracuse) (2 questions différentes initialement) sont regroupés Deux autres questions étaient posée: 1) perspectives et évolutions des modes de satisfaction des besoins (systèmes propriétaires; Paradigm; approche en termes de services plutôt que de capacités - cf. évolution du procurement du Pentagone): réponse intégrée dans le paragraphe «  Réflexions en cours aux plans bilatéral, européen et allié » 2) les modalités d'organisation d'un travail plus constant, à moyen terme (et plus technique) qui pourrait être envisagé entre AA et Eutelsat: réponse apportée dans la partie consacrée à la future convention Astel S. Eutelsat répondra sans doute à l’appel d’offre puisqu’il ne souhaite plus être qu’un opérateur mais également un fournisseur de services

Perception du phénomène dès la première GM

Le bistatisme au cœur de la seconde GM Radar Luftwaffe « Kleine Heidelberg » « Chaine Home »

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

Principe de fonctionnement Emetteurs civils non-coopératifs Echos Système de défense sol-air associé Acquisition du signal de référence

Version aéroportée

Visualisation de cibles mobiles terrestres ou très basse altitude

Avantages du passif en général… à vous de jouer ! Domaine opérationnel ? Domaine d’emploi Coût… Domaine opérationnel Accroissement potentiel de la SER dans la configuration bistatique Capacité d’anti-furtivité Détection améliorée à basse et très basse altitude LPI, LPE Résilience naturelle (exemple: 3 émetteurs nécessaires, 8 utilisés, 30 disponibles) Domaine d’emploi Limitation des contraintes (santé, CEM, RNE) Inutilité d’allocation de fréquence Cout focalisé sur le récepteur

… et du DVB-T en particulier ? Large couverture spatiale, Permanence des émissions, Largeur de bande (7.61MHz en mode 8K) → résolution distance 20m (FM 1.5km, DAB 200m, TV analogique 3km), Puissance isotropique rayonnée équivalente importante (ex: 32kW pour Marseille Grand Etoile) Ambigüités distance et Doppler réduites par rapport à d’autres modulation.

Performances  Portée FM DAB DVB-T ** Altitude *

Démonstrateurs français 2003-2005 Démonstrateur MORAPA (TV) demonstrator Démonstrateur MORAPA (DAB)

2006 HA100 (Home Alerter 100) air surveillance passive radar on analog audio broadcast

2007-2009 Démonstrateur NECTAR DVB-T 2D 2008-2010 Démonstrateur NECTAR/ essais PAMELA DVB-T 3D

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).

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. AT: Arrangement Technique La simulation des missions opérationnelles et des concepts d’emploi sera réalisée en parallèle sur des simulateurs allemands et français

Le passif et les EOAA (GSM) cible après filtrage après filtrage trajet direct multitrajets cible

Distance bistatique: 44 km DVB-T 46 km 27 km 63 km Distance bistatique: 44 km

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).

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

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)

“Cassidian Mobile Multiband Passive Radar Demonstrator”

Implementation of new & improved Passive Radar Demonstrator 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

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

Multiband Antenna – FM, DAB & DVB-T DVB-T antenna elements (2 x 7) Lightning rod 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 Lightning rod Calibration units Compass For passive radar one sees the following operational advantage Dazu zählen: Bistatic and multistatic capability: Many stealth targets are optimized for low RCS for monostatic configurations: Multistatic helps to overcome this Large frequency spectrum: Especially for meter waves some mechanisms causing low RCS are ineffective as shown here for the Example of resonance scattering of a missile body. Two a mechanism for low frequencies: Diffraction effects for low´frequencies cause over the horizon capabilities and looking behind obstacles like trees etc. These are discussed in the following in detail Compass Calibration units FM/DAB and DVB-T FM/DAB antenna elements (1 x 7)

Passive Radar Van – Car & Lifting Arm Loading space: 3265mm x 1780mm x 1940mm Auxiliary Power, auxiliary heating Vehicle weight: 5000kg Lifting platform Lifting height: 12m Allowable load: 200 kg Integrated antenna mast At transportation antenna elements are removed by quick fasteners For passive radar one sees the following operational advantage Dazu zählen: Bistatic and multistatic capability: Many stealth targets are optimized for low RCS for monostatic configurations: Multistatic helps to overcome this Large frequency spectrum: Especially for meter waves some mechanisms causing low RCS are ineffective as shown here for the Example of resonance scattering of a missile body. Two a mechanism for low frequencies: Diffraction effects for low´frequencies cause over the horizon capabilities and looking behind obstacles like trees etc. These are discussed in the following in detail

Passive Radar Van – Interior Integration Operator Working Place 3 independent work stations Additional observer seating For passive radar one sees the following operational advantage Dazu zählen: Bistatic and multistatic capability: Many stealth targets are optimized for low RCS for monostatic configurations: Multistatic helps to overcome this Large frequency spectrum: Especially for meter waves some mechanisms causing low RCS are ineffective as shown here for the Example of resonance scattering of a missile body. Two a mechanism for low frequencies: Diffraction effects for low´frequencies cause over the horizon capabilities and looking behind obstacles like trees etc. These are discussed in the following in detail

MMI / Visualization System Reference data from ADS-B (Yellow tracks) 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 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

Networked Operation / Sensor Cluster Sensor cluster concept 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 Fusion 2 Passive Radar Sensor FM / DAB / DVB-T

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)

Proposal of methodology Definition of operational scenarios with: Target(s) (helicopter, ultralight, small aircraft, …) Trajectory Environment: Geographic (urban area, mountainous area, …) Electromagnetic

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

Questions