PROJET SHERPA - Surveillance Haute Elevation par Radar PAssif H/F — Ecole de l'Air et de l'Espace

Le post-doctorant retenu travaillera sur la première phase théorique du projet.

• L’objectif est de travailler sur un premier verrou scientifique lié au bilan de puissance du signal, c’est à dire à la puissance du signal utile disponible à la réception, élément essentiel pour l’évaluation de la viabilité d’un tel système [1]. Sur cet axe, il conviendra de travailler sur une modélisation et une simulation du problème dans un contexte multirécepteur, multifréquence et multiconstellation
• Le second objectif consistera à développer une méthode de traitement du signal adapté au modèle de signal, au modèle de récepteur et à la dynamique du système [2, 3, 4]
• Un dernier verrou scientifique concerne la prise en compte de l’effet de la forte dynamique de l’émetteur et des cibles hypervéloces sur le signal, la gestion du Doppler n’étant pas standard dans les ordres de grandeur attendus. De plus, l’angle de réflexion/diffraction du signal va changer relativement aux cinématiques de l’émetteur, de la cible et des récepteurs. Ainsi, la nature de la réflexion/diffraction va varier au cours du temps, sans hypothèse a priori sur la loi de fluctuation de ces cibles. Il faudra donc évaluer des bornes de performances associées à cette modélisation et utiliser des estimateurs adaptés [5]. Une attention particulière sera portée sur la gestion des faibles Doppler à fort angle de bistatisme

Les travaux de recherche devront être valorisés par des publications dans des revues scientifiques et des participations à des colloques ou des séminaires nationaux et internationaux.

Le candidat travaillera sur la base aérienne de Salon-de-Provence, dans les locaux du Centre de recherche de l’école de l’air et de l’espace (CREA). Des déplacements sont à prévoir à l’ISAE-SUPAERO à Toulouse.

Il collaborera avec les chercheurs impliqués dans le projet AID SHERPA, soit Cyril Cano, Agnès Santori et Émile Ghizzo au CREA et Éric Chaumette et Gaël Pages à l’ISAE-SUPAERO.

L’équipe NAVIR2 eS de l’ISAE-SUPAERO s’intéresse à l’étude théorique des sources d’information ainsi qu’aux approches d’hybridation dans le cadre d’application de navigation autonome de véhicules. L’équipe a une expertise en analyse de performances d’estimation et de détection dans le cadre du radar ainsi qu’en détection et analyse de signaux GNSS, notamment en réflectométrie (GNSS-R). L’équipe a actuellement un projet École AID 2024/2027 intitulé “surveillance spatiale par réflectométrie GNSS” dont les retombées et les éléments de démonstration alimenteront le projet SHERPA.

Contexte du projet :Avec le développement rapide des technologies aérospatiales, la très haute altitude (THA) fait l’objet d’une compétition accrue, à la fois pour ses atouts opérationnels et pour les défis qu’elle pose en matière de souveraineté. Désignant la bande d’atmosphère comprise entre 20 et 100 kilomètres d’altitude, la THA marque la transition du milieu aérien traditionnel vers l’espace extra-atmosphérique. Deux principaux types d’objets ont vocation à y manœuvrer :

• les High Altitude Permanent Systems dits HAPS, adaptés aux missions de renseignement ou de télécommunication (ballons stratosphériques, dirigeables statiques)
• les objets hypervéloces, destinés à atteindre des cibles en profondeur (missiles balistiques ou de croisière, planeurs)

Dans ce contexte, l’objectif du projet Surveillance Haute Elevation par Radar PAssif (SHERPA) financé par l’Agence Innovation Défense (AID) est d’apporter une contribution méthodologique et une contribution expérimentale à l’étude et au développement d’un système de détection et de suivi pour un radar passif multistatique dédié à la surveillance de l’espace atmosphérique et exo-atmosphérique en utilisant des signaux GNSS. Il s’agit d’évaluer la possibilité de déploiement de systèmes embarqués sur ballons stratosphériques, utilisant les signaux GNSS comme source d’opportunité.

Les méthodes d’estimation et de détection étudiées seront multi-récepteurs, multifréquences et multiconstellations.

Références

[1] Adriano Rosario Persico, Paul Kirkland, Carmine Clemente, John J. Soraghan, and Massimiliano Vasile. Cubesat-based passive bistatic radar for space situational awareness : A feasibility study. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 55(1) :476–485, 2019.

[2] Diego Cristallini and Daniel W. O’Hagan. Passive Radars on Moving Platforms. The Institution of Engineering and Technology, 2023.

[3] Fabrizio Santi, Federica Pieralice, and Debora Pastina. Joint detection and localization of vessels at sea with a gnss-based multistatic radar. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 57(8) :5894–5913, 2019.

[4] Fabrizio Santi, Debora Pastina, and Marta Bucciarelli. Experimental demonstration of ship target detection in gnss-based passive radar combining target motion compensation and track-before-detect strategies. Sensors, 20(3), 2020.

[5] Hamish McPhee, Lorenzo Ortega, Jordi Vilà-Valls, and Eric Chaumette. Accounting for acceleration—signal parameters estimation performance limits in high dynamics applications. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 59(1) :610–622, 2023.

Le Centre de recherche de l’école de l’air et de l’espace (CREA), est l’unité de recherche pluridisciplinaire de l’École de l’air et de l’espace. Il est en lien étroit avec la Base aérienne 701, ce qui lui offre la capacité rare d’accéder à des moyens aéronautiques comme des aéronefs ou des zones de vol. Il entretient également des partenariats avec de grands acteurs de la défense et de l’aéronautique (DGA, CEA, ONERA, Dassault Aviation, pôle de compétitivité SAFE) mais aussi académiques (Aix-Marseille-Université, écoles du groupe ISAE, IRSEM…).

Le Centre de Recherche de l’École de l’Air et de l’Espace (CREA) a une expertise en système de radar passif, que ce soit au sol ou en aéroporté. Le centre de recherche est intégré dans la communauté européenne défense du domaine du radar passif au travers de groupes OTAN et de participation à des workshops et conférences du domaine. Jusqu’à maintenant, l’expertise du centre de recherche se concentrait sur les aspects télécommunication (pour les signaux d’opportunité) et expérimentation.

Depuis peu, l’objectif est de développer une expertise en méthodes théoriques d’analyse et de détection ainsi que dans le domaine de la THA.