Archives de la catégorie ‘robotique’

X47B sur un pont

Il s’agit du petit nom de l’un des deux prototypes de drones X47-B construits par Northrop Grumman dans le cadre du programme Unmanned Carrier-Launched Surveillance and Strike (UCLASS). 4 concurrents s’affrontent pour la conception d’un drone capable d’être catapulté et d’apponter à partir d’un porte-avion, pour conduire des missions de type ISR (intelligence, surveillance, and reconnaissance) ainsi que des missions de combat et d’évaluation de situation. Ce prototype vient d’ailleurs de passer un premier test de ravitaillement automatique (voir photo ci-dessous). Le drone est véritablement autonome, c’est à dire piloté à la souris par des actions de haut niveau, et non téléopéré au joystick.

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Il ne s’agit pas d’une thématique technologique a priori aussi séduisante que la mise au point d’un nouveau système d’armes ou la numérisation de l’espace de bataille, mais la diminution de la charge du combattant est aujourd’hui une problématique centrale et prégnante des opérationnels. Qu’il s’agisse du programme FELIN (Fantassin à Equipements et Liaisons Intégrés) ou d’autres équipements modernes du fantassin débarqué, celui-ci est régulièrement confronté à ses limites physiques.

Un fantassin FELIN, par exemple, doit supporter 45 kg d’équipement au minimum (40 kg pour le FELIN prochainement valorisé au standard V1.3). Ce n’est certes pas supérieur à un fantassin des années 2000 non équipé de FELIN, mais cela devient rapidement difficilement supportable lors d’un combat de haute intensité dans le massif des Ifoghas.  Et si un soldat français porte en moyenne 45 kg, son homologue américain est plus proche des 70 kg de charge.

C’est pourquoi la DARPA (encore elle, mais c’est normal dans une telle thématique) s’est penchée sur le sujet, et a mis en place un programme baptisé Warrior Web, et destiné à développer une combinaison pour diminuer les blessures et la fatigue due à la charge du combattant.

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Cette combinaison souple mais instrumentée, devant être portée en-dessous des vêtements tactiques, et ne consommant pas plus de 100 watts, doit permettre de réduire les blessures musculo-squelettiques en particulier au niveau des articulations, des épaules et du bas du dos. L’objectif est ambitieux : permettre à un soldat de parcourir 1,6 km (1 mile) en 4 minutes !

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Le Warrior Web ALPHA (première phase) consiste donc en un« exosquelette souple » conçu en collaboration avec Boston Dynamics, la société célèbre pour ses robots – notamment le « MULE » – , récemment rachetée par Google. Les photos illustrant cet article correspondent aux trois prototypes du Warrior Web ALPHA.

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La phase BRAVO est focalisée sur les matériaux souples, les technologies de protection, ainsi que les technologies permettant d’améliorer les mouvements de saut, course, grimpe, etc… et a fait l’objet d’un appel à propositions en 2013.

Images (c) DARPA

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Dans le domaine de la vision artificielle, les chercheurs travaillent depuis longtemps sur les yeux d’insectes, en particulier les yeux composés de la mouche. Pour mémoire, un œil de mouche est composé d’une multitude de facettes, chacune consistant en une lentille qui focalise la lumière sur un capteur individuel, l’ommatidie. Cette structure présente plusieurs avantages, notamment un large champ de vision et la faculté de détecter les mouvements à mesure que les ommatidies sont activées à tour de rôle par un objet en déplacement.

On connaissait déjà les travaux des bio-roboticiens de l’Institut des Sciences du Mouvement de Marseille (Nicolas Franceschini,  Stéphane Viollet et Franck Ruffier) qui travaillent depuis longtemps sur le biomimétisme inspiré du système visiomoteur de la mouche. En particulier, quatre laboratoires européens (EPFL de Lausanne, Fraunhofer Institut de Jena, Université de Tübingen, CNRS, université d’Aix-Marseille) avaient développé  Curvace, un œil artificiel composé de 640 petits capteurs élémentaires, soit 42 colonnes de 15 ommatidies, dont le but est d’équiper une variété de robots et d’engins de détection des mouvements.

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Aujourd’hui, l’US Air Force (USAF) annonce travailler sur un système analogue : un œil composé artificiel utilisé comme capteur bas coût pour le guidage des missiles, dans le cadre du programme « Wide Field Of View Seeker Program” (WFOV), visant à conférer à un missile une capacité de guidage I/R avec un large champ de vision.

ACE

Le système est analogue à celui de CurvACE, et est d’ailleurs baptisé ACE (Artificial Compound Eye) : l’idée est de générer une image en recomposant un grand nombre de sous-imagettes, qui seront recomposées et traitées afin de fournir une image interprétable par le système d’acquisition de données du missile, conférant à ce dernier une vision à plus de 250 degrés.

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Une subvention SBIR (Small Business Innovation Research) relativement modeste (100 000$) a été versée au Spectral Imaging Laboratory de Pasadena (en sus du programme initial) pour permettre de raffiner les programmes d’acquisition et de traitement des données image.

Voir ici l’annonce de l’USAF

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La Défense nationale était présente lors de l’édition 2015 du Salon du Livre, et présentait quelques ouvrages dans les domaines qui nous intéressent ici. Ce ne sont pas tous des nouveautés, mais je profite de leur présence au Salon pour les signaler ici.

En premier lieu, sur le stand de l’Armée de l’Air, les drones sont les sujets de deux livres :

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Les Drones Aériens, de Lionel Chauprade. Le pitch du livre : « En réalisant une photographie globale du monde des drones, secteur industriel en constante évolution, cet ouvrage établit un point de situation sur le sujet et tente en particulier de définir la plus-value réelle de ces machines, ainsi que leur complémentarité par rapport aux aéronefs habités. »

Une très riche iconographie, avec les caractéristiques et faits saillants concernant les drones aériens civiles et militaires, mais surtout un ouvrage dense et complet (historique, les drones comme systèmes de systèmes, les pays émergents, les drones civils etc…).

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Un autre bel ouvrage sur le même sujet, plutôt  orienté sur la photographie : Drones, l’aviation de demain ? par Michel Polacco aux éditions Privat.

Un livre plus grand public, mais remarquablement illustré, avec des images assez rares de drones en opérations.

L’armée de l’air était décidément en première ligne, avec plusieurs ouvrages sur les centres mythiques d’essais dont CEAM 1933-2013, Une histoire de l’armée de l’air par Louis Pena.

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Ce livre raconte, à l’occasion de son 80e anniversaire, l’histoire du centre d’expériences aériennes militaires. On y trouve les différentes expérimentations dont celles concernant les avions de chasse (Mirage F1, Mirage 2000, Rafale…), mais également celles des avions de transport et de liaisons, des drones ou encore des radars. Un beau livre, un peu cher mais très riche.

L’autre tendance du stand Défense, c’est la présence d’ouvrages sur la cyberdéfense. En particulier :

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Attention : Cyber ! : Vers le combat cyber-électronique par le COL Aymeric Bonnemaison et le LCL Dossé : un ouvrage très complet (malgré une couverture dont l’esthétique peut être discutable) qui propose une description synthétique du combat cyber-électronique contemporain, avec une mise en perspective historique et prospective.

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Sur le même sujet, le désormais classique Cybertactique : Conduire la Guerre Numerique, par Bertrand Boyer. Un ouvrage sorti en 2014, qui considère l’arme numérique, décrit les opérations de cybertactique, et souligne que l’action numérique s’inscrit dans la continuité de spécialités déjà existantes comme la guerre électronique.

Je n’ai pas (encore) lu l’intégralité de ces livres, mais cette édition du Salon du Livre montre, s’il en était encore besoin, la réalité des deux grandes tendances de l’innovation technologique de défense : la robotique autonome et les drones, et la cyberdéfense.

 

Northrop Grumman's MQ-8B Fire Scout unmanned aerial vehicle

La firme australienne Sentient  a livré la première version de son logiciel KESTREL pour le drone MQ8 FireScout. Le FireScout est un drone à voilure tournante construit par Northrop Grumman, et destiné à réaliser des missions de reconnaissance, de désignation de cible et de guerre électronique. C’est un drone qui est déployé opérationnellement en Afghanistan par l’armée américaine depuis 2011.

Le système de détection automatique KESTREL a pour objectif de fournir une capacité ISR évoluée, avec détection automatique des objets d’intérêt (voies optiques et IR). Le logiciel est spécialisé dans la détection de petits objets à la surface de l’océan (bateaux pneumatiques, go-fast, etc), extrêmement difficiles à détecter manuellement.

Encore une fois, il s’agit d’une technologie initialement dédiée à la vision artificielle pour la robotique autonome (la société SENTIENT a été fondée en 1999 avec cette ambition). Le logiciel associe donc traitement d’image classique et interprétation automatique grâce à des modules spécifiques d’intelligence artificielle. Au-delà de la simple détection, le but est en effet de réaliser une reconnaissance et classification automatiques des cibles, afin de distribuer aux différents opérateurs une information qualifiée. KESTREL est également capable de réaliser un tracking continu des cibles.

Le logiciel existe en deux versions : Land MTI pour le domaine terrestre et une version spécifique navale (KESTREL Maritime). La video ci-dessous montre la performance du système en conditions dégradées :

Mais surtout, il permet de détecter des objets quasiment invisibles à l’œil nu (voir la video ci-dessous jusqu’au bout)

Le logiciel a bénéficié de plus de 15 000h de test opérationnel sur des plateformes ISR déployées.  Les applications vont de la surveillance de zone, la reconnaissance et désignation de cibles, au SAR (search and rescue), avec notamment la capacité de détecter automatiquement des personnels à la mer, équipés de gilets de sauvetage, et ce même si l’image ne mesure… qu’un seul pixel (d’après les affirmations de Sentient).

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Encore la DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) qui fait parler d’elle avec le programme ALIAS : Aircrew Labor In-Cockpit Automation System.

Ce programme a pour ambition de développer un kit permettant d’introduire dans le cockpit de tout avion un système modulaire et démontable, permettant d’implémenter des automatismes afin de réduire la charge de l’équipage. L’intention est ainsi de concevoir et de développer un assistant automatique au pilotage, permettant d’opérer divers avions de manière automatique et autonome.

Un avion équipé du système ALIAS pourrait ainsi décoller, poursuivre une mission, s’adapter aux différentes défaillances, atterrir et ce de manière automatique. Il s’agit bien évidemment là de l’effet final recherché. Pour y parvenir, un éventail technologique doit être déployé, validé et démontré dans le cadre du programme (voir l’appel à participation ici) Il porte principalement sur les trois domaines technologiques suivants :

  1. Interfaces non ou peu invasives pour adapter ALIAS aux aéronefs existants
  2. Acquisition de connaissances sur les opérations aériennes afin de pouvoir adapter le système ALIAS à différents vecteurs aériens en peu de temps, utilisant les modèles mécaniques, les procédures existantes, etc…
  3. Interfaces homme-machine : l’idée est que l’opérateur humain agisse via des commandes de haut niveau, et non en contrôle direct.

Tout cela est fort ambitieux mais surtout… fort vague. L’idée de pouvoir rétrofitter des avions existants afin de les utiliser dans un contexte d’opérations mêlant drones et avions pilotés est ambitieuse, mais quid des moyens ? Quelles pistes technologiques sont précisément envisagées ? Après avoir parcouru les documents de présentation du concept, le lecteur n’est pas plus éclairé. En ce qui concerne les interfaces, voici un exemple de phrase supposée expliciter l’orientation technologique d’ALIAS :  » Easy-to-use touch and voice interfaces could enable supervisor-ALIAS interaction. ALIAS would also serve as a platform for enabling additional automation or autonomy capabilities tailored for specific missions. »

Si l’on peut admirer le fait que la DARPA finance de tels travaux, et ce de manière confortable, on peut toutefois rester un peu dubitatifs sur l’efficience du projet, et la maturité du concept à ce stade.

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La DARPA (US Defense Advanced Research Projects Agency), agence américaine conduisant les programmes avancés de défense visant à « prévenir la surprise stratégique » vient de lancer le programme SXCT, dont le concept est illustré par l’image ci-dessus. Cet acronyme barbare correspond au programme Squad X Core Technologies (SXCT), visant à doter le futur fantassin américain de capacités très évoluées  (ces capacités sont définies pour le niveau SQUAD, soit escouade en français):

  • armes de précision avec une portée effective de 1km
  • senseurs capables de détecter une menace potentielle au-delà de 1km
  • capacité pour chaque fantassin de se localiser avec une précision minimale de 20 pieds (6m environ) dans des environnements non accessibles au GPS, via une connexion et une collaboration avec des équipements embarqués dans des drones aériens et terrestres (il s’agit là véritablement d’un concept novateur, fondé sur les essais déjà entrepris avec les robots de Boston Dynamics, société rachetée depuis par Google)
  •  moyens « non cinétiques » de perturber les équipements ennemis de communication (C4ISR) ainsi que les systèmes de drones hostiles

En fait, le SXCT est un supplément au programme SX (SQUAD X) qui identifiait trois domaines séparés d’intérêt : accès intégré et contrôle de senseurs mobiles, 3D COP (common operational picture, soit une situation opérationnelle commune), et la capacité de détecter, localiser, identifier les forces alliées et les menaces ennemies en temps quasi réel.

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Le responsable du programme SXCT, le major (CDT) Christopher Orlowski, est un vétéran de l’opération Iraqi Freedom – il a servi en tant que chef de peloton de chars – et a servi au Robotic Systems Joint Project Office. Il est donc particulièrement sensibilisé à l’utilisation de moyens robotisés sur le théâtre de bataille, ainsi qu’à la résolution de problématiques très opérationnelles comme l’allègement du combattant; autant de critères et centres d’intérêt mis en avant dans le programme SXCT.

Le programme sera pluriannuel, avec plusieurs phases de déploiement technologiques qui n’ont pas encore été précisées.

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Vous vous souvenez peut-être, il y a quelques mois, de cet organisme appelé Defense Distributed qui a montré que l’on pouvait imprimer une arme avec une imprimante 3D. Le groupe refait parler de lui, alors que la société MarkForged annonce bientôt la commercialisation de la MarkOne, première imprimante capable de fabriquer des objets par impression 3D de fibres de carbone.

Le groupe crypto-anarchiste Defense Distributed souhaite ainsi donner « à chaque citoyen » le moyen d’imprimer ses propres armes à feu en fibre de carbone. Cody Wilson, son fondateur, a même pré-commandé une MarkOne pour 8000$ il y a un an ; mais la société refuse de la lui livrer, et va le rembourser avec intérêts. Du coup, Cody Wilson, vexé, annonce qu’il versera 15 000$ de prime a quiconque pourra lui fournir une MarkOne.

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La première version d’arme « imprimée » par Cody Wilson, le « liberator » (!) s’est révélée peu fiable lorsque le plastique utilisé était du Visijet et non de l’ABS. Vous verrez ci-dessous ce qui se passe avec du visijet, et ce que cela pourrait faire à votre main.

Néanmoins, le Liberator était une vraie arme, indétectable aux portiques d’aéroport (même si les autorités ont obligé les « imprimeurs » à inclure un cube d’acier dans leurs création, rien ne dit que ces derniers aient obéi aveuglément).

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Une nouvelle génération d’armes analogues, en fibre de carbone, pose donc un sérieux problème de sécurité publique, et la question de savoir s’il existe un moyen de contrôler la nature des objets ainsi fabriqués.

Fichier des détenteurs d’imprimantes, reconnaissance automatique de la nature de l’objet… sont des pistes examinées aujourd’hui ; comme les drones civils, la dualité de la technologie d’impression 3D pose donc des problèmes au législateur. Et comme il semble illusoire d’arrêter le progrès (!), il convient au moins de poser ce type de problèmes en amont, suffisamment tôt, face à la montée du terrorisme et la multiplication des moyens technologiques potentiellement dangereux pour la sécurité de notre société.

 

 

drone

Beaucoup ont réagi par mail à mon dernier article sur les menaces portées par les drones qui font aujourd’hui régulièrement les titres des journaux. La question la plus fréquente : quelles sont les possibilités offertes par la technologie pour repérer et neutraliser des drones dont, on le rappelle, beaucoup sont programmés par des waypoints GPS, et ne nécessitent pas la présence d’un pilote à proximité immédiate ?

La détection, tout d’abord : le système développé par la société britannique Plextek Consulting utilise un radar doppler pour détecter un drone (même dans la gamme de 2 kg) dans un rayon de 10km. Il permet l’identification automatique du système par l’analyse de la modulation de fréquence et de l’amplitude du signal Doppler, et le suivi automatique par infrarouge et optique. Ce système a été initialement développé par Plextek, puis a fait l’objet d’une commercialisation distincte par le biais d’une société dédiée : Blighter Surveillance Systems. Le système est portable, et la société Blighter communique sur sa capacité unique a surveiller simultanément différents milieux : terre, mer et air (pour des cibles volant relativement bas).

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Citons également un système plus conséquent développé par la société RADA : le RPS-42, un radar multi-missions hémisphérique, fondé également sur une détection Doppler, et capable de détecter un micro-drone avec une portée de 10km.

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Pour des drones plus petits, volant en mode auto-piloté, il existe des solutions plus économiques, et fondées sur la détection de la signature acoustique des drones. Un microphone détecte le signal et le compare aux signatures déjà enregistrées dans la base de données. C’est par exemple le cas du système Droneshield de la société du même nom. Si le déploiement d’un tel système semble complexe dans des zones urbaines denses et sonores, en revanche, une telle solution semble intéressante et peu onéreuse dans le cas de sites critiques isolés, comme des centrales nucléaires ou autres sites sensibles. Vous pouvez télécharger ici la plaquette du système

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Une fois la détection réalisée, plusieurs solutions de neutralisation existent. On peut par exemple brouiller la station de contrôle du drone. La Russie s’est ainsi dotée d’un système appelé Poroubchtchick, système de guerre électronique capable de déconnecter de manière ciblée les radars ennemis et les systèmes de contrôle de drones, sans pour autant brouiller ses propres communications. Ce système détecte des communications sans fil ou les radars en régime passif analyse la fréquence des canaux et émet un brouillage ciblé actif ou passif directionnel et ciblé sur une fréquence donnée.

Mais l’ultime solution reste l’arme capable d’éliminer directement le drone détecté. Parmi les systèmes testés, les plus vraisemblables sont de la famille « énergie dirigée » (micro-ondes et lasers). Ainsi, la société Boeing a développé deux systèmes de neutralisation de drones : l’Avenger, un véhicule équipé d’un système de laser de 30kW en plus de son système classique de combat sol-air, et capable d’éliminer facilement un drone du ciel , tout comme le second système appelé MATRIX (mobile active targeting resource for integrated experiment) qui a éliminé différents drones à différentes distances.

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On peut également citer le système PHALANX, développé par Raytheon, permettant la recherche, détection, suivi et engagement d’une cible, et qui a été couplé par l’Office of Naval Research américain avec un système de laser à énergie dirigée (LaWS).

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Déployé sur l’USS Ponce en novembre 2014, le système a montré sa capacité à détruire un drone aérien à partir d’une plate-forme navale : voir le film ci-dessous.

L’ONR cherche maintenant à adapter ce concept sur un porteur terrestre de type HUMVEE. C’est le programme Ground-Based Air Defense Directed Energy On-The-Move (G-BAD DE OTM). Enfin, la Chine a annoncé en 2014 qu’elle avait développé un système analogue, capable de neutraliser tout drone volant en-dessous de 500m, à une vitesse inférieure à 50m/s, avec une portée de 2 km (source : China Academy of Engineering Physics (CAEP)).

Mais aujourd’hui, la technologie retenue par la police Parisienne semble être celle…des plombs de chasse. Rien ne vaut un bon nuage de plombs pour abattre un quadricoptère rebelle. Reste à savoir si abattre un drone « baron noir » à la carabine au-dessus d’une zone aussi densément peuplée que Paris n’est pas un remède pire que le mal.

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La société américaine RAYTHEON vient d’acquérir une petite société de 50 personnes spécialisée dans les solutions à base de drones pour le renseignement et les opérations spéciales. Sensintel, localisée près de Tucson en Arizona, fournit des drones et des composants pour drones (comme des cartes spécialisées de distribution de la puissance des générateurs). Leur drone SILVER FOX D2 est réputé avoir des capacités de reconnaissance, surveillance et renseignement jusqu’alors l’apanage de systèmes plus lourds. C’est un UAV intermédiaire entre un drone de court rayon d’action (Très Courte Portée), simplement opérable, et un drone tactique à moyen rayon d’action. Il peut être porté dans un petit véhicule de type SUV, et opéré par 2 servants en moins de 15 mn.

La charge utile comprend différents senseurs électro-optiques et infrarouge, mais l’originalité consiste à contrôler plusieurs Silver Fox à partir de la même station sol, permettant ainsi une tenue d’information corrélée en temps réel.

SENSINTEL a beaucoup travaillé avec les laboratoires de référence dans le monde du renseignement, et avec les forces spéciales, dans la mise au point de ses drones:  Special Operations Command (SOCOM), Office of Naval Research et Air Force Research Laboratory.

La question était de savoir dans quelle « business line » Sensintel serait intégrée chez Raytheon: a priori, ce sera dans les systèmes d’armes et en particulier dans l’Advanced Missile Systems product line. Cela fait donc penser que les ingénieurs de Raytheon se concentrent sur des systèmes d’armes autonomes et l’intégration de leur offre missile dans une plateforme globale de senseurs intelligents.

Le montant de l’acquisition n’a pas été communiqué.