La surveillance améliorée grâce aux essaims de drones contribue à notre sécurité
Les drones peuvent percevoir leur environnement, échanger des informations avec d’autres drones au sein du réseau et localiser leur position afin de reconstituer une carte de leur voisinage. Par ailleurs, les drones équipés de capteurs de radiofréquences sont plus flexibles et reconfigurables que les capteurs traditionnels (fixes) au sol, car ils peuvent facilement changer de position au fil du temps. Cela leur permet ainsi de maintenir une liaison d’intercommunication fiable avec d’autres drones ou cibles et d’éviter les obstacles qui obstruent leur ligne de visée. Lors d’un incendie, par exemple, les drones sont capables d’offrir une infrastructure de positionnement temporaire pour les premiers intervenants et d’évaluer l’état d’un bâtiment. Ils peuvent pénétrer dans des structures enfumées pour cartographier l’environnement intérieur et y suivre le déplacement des pompiers ou d’autres personnes. Les drones sont également susceptibles de former un réseau et de faire office de système radar coopératif pour suivre d’autres drones «malveillants» non autorisés, en temps réel et avec une grande précision. Le réseau est en mesure d’estimer la signature Doppler, une caractéristique de l’écho radar provenant des hélices d’un drone, qui lui permet de discerner les drones des autres objets volants et des oiseaux. Cela pourrait contribuer à prévenir les attaques terroristes lancées avec de petits drones non autorisés, à peine détectables par les radars terrestres conventionnels.
Un nouveau réseau de détection
Le projet AirSens, financé par l’UE, a développé des algorithmes d’intelligence distribuée et des techniques de traitement de données permettant aux drones d’effectuer un suivi et d’analyser leur environnement dans des espaces intérieurs et extérieurs avec une grande précision. Ces recherches ont été entreprises avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie. AirSens a commencé par vérifier si les drones étaient capables de former un nouveau réseau de radars susceptible de prêter main forte au réseau terrestre afin de surveiller les environs. «Le traitement est réparti sur l’ensemble du réseau de drones: chaque drone peut être considéré comme un agent collaboratif et autonome. Afin de limiter la consommation des batteries pendant le vol, les drones ne communiquent qu’avec leurs voisins les plus proches», commente Anna Guerra, chercheuse boursière. L’utilisation de radars multi-antennes à ondes millimétriques, opérant dans une gamme de fréquences comprise entre 30 GHz et 300 GHz, permet d’installer un grand nombre d’antennes dans l’espace confiné d’un drone. «La fine résolution angulaire ainsi obtenue et la large bande passante du signal permettent une précision de localisation de l’ordre du centimètre, même en utilisant un seul radar de drone», explique Anna Guerra.
Un large éventail d’applications
Un autre aspect important du projet consistait à étudier les capacités de cartographie des essaims dans l’optique d’aider les drones à éviter les obstacles et les bâtiments qui obstruent leur ligne de visée. Les chercheurs ont également étudié comment contrôler l’essaim de drones en développant des algorithmes de «recherche d’informations» qui «cherchent» à déterminer les trajectoires des drones permettant de maximiser la précision de leur positionnement. «AirSens répond à ce besoin d’intégration, d’autonomie et d’intelligence des drones», note Anna Guerra. L’essaim peut s’avérer utile pour inspecter des environnements inconnus et/ou dangereux, par exemple lors d’opérations minières ou de sauvetage d’êtres humains à la suite d’un incendie, d’un accident ou d’une catastrophe naturelle. En outre, les algorithmes initialement développés pour le suivi des cibles et la navigation peuvent être également réadaptés pour détecter les particules polluantes dangereuses et pour surveiller la qualité globale de l’air. Par ailleurs, AirSens fournit des solutions pour des services industriels innovants qui contribuent à la compétitivité et à la croissance de l’Europe. «Elles constituent une base solide pour de futures initiatives, telles que l’étude des performances des réseaux de drones 3D pour des communications et des détections communes dans la prochaine génération de systèmes cellulaires 6G», souligne Anna Guerra.
Mots‑clés
AirSens, UAV, réseau, essaim, radar, drone, catastrophes naturelles, signature Doppler