ETAT-MAJOR DE LARMEE DE LAIR BPROG/CMI/TELEC AUG Page 1 Les radars passifs …retour vers le futur

ETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIRETAT-MAJOR DE L’ARMEE DE L’AIR

BPROG/CMI/TELEC AUG Page 1

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



Perception du phénomène dès la

première GM



Le bistatisme au cœur de la seconde GM

« Chaine Home »

Radar Luftwaffe « Kleine Heidelberg »



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

Acquisition du signal de référence

EchosSystème de

défense sol-air associé



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…



… et du DVB-T en particulier

• ?

• ?

• ?

• ?

• ?



Performances

Portée

FMDABDVB-T

**

Altitude*

Emetteur FM (HA 100)

DVB-T (NECTAR 2D et 3D)

Traitement temps réel Oui Non Portée ~ 100km Qq dizaines de km

Altitude max de détection ~ 20 000pieds ~ 5000pieds Résolution vitesse et vitesse

minimum détectable <10m/s <10m/s

Résolution altimétrique* Non <1° Résolution distance radiale** 2km 40m



• 2003-2005

Démonstrateur MORAPA (TV) demonstrator

• 2003-2005

Démonstrateur MORAPA (DAB)

Démonstrateurs français



• 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.





-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

fd (Hz)

(s

)

-600 -400 -200 0 200 400 600

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

x 10-5 après filtrage

trajet directmultitrajets

cible

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

fd (Hz)

(s

)

-300 -200 -100 0 100 200 300

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

x 10-5

cibleaprès filtrage

Le passif et les EOAA (GSM)



46 km 27 km

63 km

Distance bistatique: 44 km

DVB-T





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

• 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

New Cassidian Passive Radar Demonstrator



DVB-T antenna14 active elements

474-850 MHzcalibration unit

FM/DAB antenna7 active elements

88-240 MHzcalibration unit

DVB-T analog Rxamplifier

6 switchable channel filters

DAB analog Rxamplifier

bandpass filter 208-234 MHz

FM analog Rxamplifier

bandpass filter 88-108 MHz

DVB-T digital RxADCDDC

DAB digital RxADCDDC

FM digital RxADC

8 x DDC

DAB signal proc. adaptive BFcorrelationdetection

azimuth meas.

FM signal proc. 8chadaptive BFcorrelationdetection

azimuth meas.

DVB-T signal proc. adaptive BFcorrelationdetection

azimuth/elev. meas.

tracking systemRange-Doppler

trackingmultihypothesis

tracking (DAB/DVB-T)data fusion3D tracking

engineering consolessignal proc./trackingRange-Doppler display

bearing resultstracking results

operator consoleViSys

14

56

7

14 14

7

7

7

Plots

Plots

Plots

Tracks

ADS-B Rx

Reference

clock generator

GPS

Calibration Signals

Clocks

mission planning tool

HD recording

multiband antenna

analog receiver digital receiver signal processing tracking

MMI / visualisation

ADS-B

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

Lightning rodDVB-T antenna elements (2 x 7)

FM/DAB antenna elements (1 x 7)

Calibration unitsFM/DAB and DVB-T

Multiband antenna: DVB-T antenna:

474 MHz - 850

MHz2 x 7 structure

-> 3D

bearing FM/DAB antenna:

88 MHz - 240 MHz1 x 7 structure

-> 2D

bearing Lightning rod Calibration units Compass

Compass



Lifting platform Lifting height: 12m Allowable load: 200 kg Integrated antenna mast

Passive Radar Van – Car & Lifting ArmVan Loading space: 3265mm x 1780mm x 1940mm Auxiliary Power, auxiliary heating Vehicle weight: 5000kg

At transportation antenna elements are removed by quick fasteners



Passive Radar Van – Interior IntegrationOperator Working Place

3 independent work stations Additional observer seating



Reference data

from ADS-B (Yellow

tracks)

Passive Radar

tracks (Red)

20km

Position

Passive Radar

PR track without ADS-B: small target without ADS-B or ADS-B transmission not received

Position

Transmitter

MMI / Visualization SystemViSys (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



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

Local Pre-Fusion 2

Passive Radar SensorFM / 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)



– Definition of operational scenarios with:• Target(s) (helicopter, ultralight, small aircraft, …)

• Trajectory

• Environment:– Geographic (urban area, mountainous area, …)

– Electromagnetic

Proposal of methodology



– 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

Definitions



Questions

Documents

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