Projet DOREDO pour la détection d’obstacles par radar embarqué sur drone

Se préparer à la multiplication des drones dans le trafic aérien. 

L’augmentation du nombre d’aéronefs autonomes (drones,…) offrant une faible Surface équivalente radar(SER), nécessitera de mettre au point, en zone rurale ou urbaine, des systèmes d'autoprotection, par détection et localisation d'obstacles, avec des caractéristiques comparables aux avions de ligne actuels permettant d’assurer un vol sécurisé.

L’objectif de DOREDO est de fournir un système de détection et de localisation d’obstacles embarquable, prévenant toute route de collision potentielle dans l'espace aérien inférieur aux 120 mètres d'altitude alloués aux drones. Les cibles à localiser sont les mini drones de type C1 à C4, les aéronefs de transport, les hélicoptères ainsi que les avions civils de tourisme. Le système radar développé dans le cadre du projet vise des performances de détection et de localisation d’obstacles dans un rayon de 400 à 3500 m pour des Surfaces équivalentes radars (SER) respectives de -17 à +10 dBm² ou plus. Il sera en mesure de fournir en temps réel les informations distance, vitesse, mais aussi d’estimer et de visualiser la route de collision et le temps restant.

La technologie radar proposée assure, à ce jour, la plus grande portée de détection à partir du drone porteur vis-à-vis d'autre technologie de type optique (visible, infrarouge, Lidar). Sur le plan scientifique, l'une des innovations du projet réside dans le développement de l'antenne circulaire à 24 colonnes composées de matériaux BIE (Bande Interdite Electronique*) et de murs métalliques pour assurer respectivement la formation de faisceaux, la compacité et le découplage.

Image : Antenne circulaire, crédits Cisteme.

L'autre innovation concerne le développement d’algorithmes spécifiques permettant d’optimiser la détection et la localisation de cibles en tenant compte de l’environnement (présence de fouillis sol et ciel) compte tenu de la faible altitude du porteur ( < 120m) dans le respect des limites calculatoires de l’électronique embarquée.

Cet équipement est par ailleurs dimensionné pour rester dans un volume restreint tant sur le plan antennaire que pour le coffret embarqué. Un drone de 25 kg est le porteur minimum retenu pour embarquement de ce système.

Un système destiné à la protection civile et militaire 

 D'un point de vue militaire, ce projet vise à : 

• la protection et l’aide au pilotage d’hélicoptères et d’avions de transport par faible visibilité
• la détection, la reconnaissance et l’identification des cibles difficiles (furtives ou de petite taille) à très basse altitude.
• l’insertion dans la circulation aérienne avec pour objectif la surveillance déportée par drone et essaim de drones de l’environnement militaire.

Pour l’aviation civile ce projet est destiné à la sécurité des vols, ainsi qu’à l’autoprotection pour les transports civils de colis, de médicaments, de sang, ou d’organes en zone dépeuplée, déserte ou montagneuse. DOREDO pourra aussi permettre la sécurisation des aéronefs pilotés en vol à basse altitude (tels que les ULM, les hélicoptères, l’aviation légère, les drones de loisirs …), de l’environnement, des infrastructures et des personnes au sol.

Les premiers essais de détection et localisation d'obstacles sont programmés fin 2021 à partir d'un ULM piloté de l’Institut d’Électronique et des Technologies du numérique (UMR CNRS 6164) sur lequel le système sera embarqué.

*Un matériau BIE est un matériau structuré de telle façon qu’il empêche la pénétration des ondes électromagnétiques pour certaines fréquences et la favorise pour d’autres fréquences tel une sorte de filtre sélectif en fréquence.