FR2964467A1 - DEVICE AND METHOD FOR DETECTION AND NEUTRALIZATION OF A NAVAL THREAT. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif pour la détection et la neutralisation d'une menace navale dans l'environnement proche d'une plateforme off-shore caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de détection et de localisation (1) et des moyens d'identification de la cible constituant ladite menace, - des moyens d'évaluation (2) de la menace, - des moyens de détermination automatique et réversible (3) de la réaction, - des moyens de gestion des mesures d'alerte et de protection (4) et, - des moyens de synchronisation (7) des opérations de riposte en fonction de la situation tactique.The invention relates to a device for detecting and neutralizing a naval threat in the environment close to an off-shore platform characterized in that it comprises: detection and localization means (1) and means for identifying the target constituting said threat, - means for evaluating (2) the threat, - means for automatic and reversible determination (3) of the reaction, - means for managing the warning measures and protection device (4) and, - synchronization means (7) of response operations depending on the tactical situation.
Description
DISPOSITIF ET PROCEDE POUR LA DETECTION ET LA NEUTRALISATION D'UNE MENACE NAVALE La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour la détection et la neutralisation d'une menace navale. L'invention concerne plus particulièrement le domaine de la protection rapprochée de plates-formes maritimes vis-à-vis d'intrusions malveillantes ou d'actes de piraterie. Elle représente un processus global d'alerte et de génération d'une réponse graduée face aux intrusions délictueuses ou criminelles pouvant être menées à partir d'esquifs ou de petits engins navals rapides et agiles à l'encontre d'une installation flottante. Le processus global caractérisant l'invention est à même de faire collaborer de manière efficiente divers capteurs ainsi que divers moyens de réaction réalisant des fonctions élémentaires de portée limitée. L'un des domaines privilégié d'application de l'invention est la protection rapprochée des plates-formes pétrolières off-shore, en permettant après détermination de la dangerosité de l'intrusion détectée, de prévenir en temps réel les autorités à terre du niveau de criticité de cette intrusion, et également de déclencher la mise en sécurité du personnel et du matériel de la plate-forme. On connaît les systèmes VTS (Vessel Traffic Services) qui permettent d'obtenir des informations de positionnement sur des objets flottants à de grandes distances d'une plate-forme. Ces systèmes sont plus particulièrement destinés à la gestion du trafic maritime qui est très différente du concept de sécurité global de l'invention et utilisent des moyens de détection ne relevant pas du contexte de l'invention. On connait le projet SPATIONAV, système naval de surveillance des espaces maritimes et des zones sous juridiction nationale. Au travers de SPATIONAV, il s'agit premièrement de constituer une image du trafic maritime des approches maritimes de la France, qui soit la plus exhaustive possible et actualisée en temps réel. Il s'agit ensuite de partager cette information et de faciliter la coordination entre les acteurs de l'Action de l'Etat en Mer. Ainsi SPATIONAV a-t-il deux volets : un volet « capteurs et surveillance », pour assurer la couverture des espaces considérés, et un volet « système d'information » pour le traitement, l'appréciation de situation et la coordination. The present invention relates to a device and a method for detecting and neutralizing a naval threat. The invention relates more particularly to the field of the close protection of maritime platforms against malicious intrusions or acts of piracy. It represents a global process of alerting and generating a graduated response to criminal or criminal intrusions that can be conducted from skiffs or small, fast and agile naval craft against a floating installation. The overall process characterizing the invention is able to efficiently collaborate various sensors as well as various reaction means performing elementary functions of limited scope. One of the privileged fields of application of the invention is the close protection of off-shore oil rigs, by allowing, after determining the dangerousness of the detected intrusion, to prevent in real time the ground level authorities of the level. criticality of this intrusion, and also to trigger the securing of personnel and equipment of the platform. Vessel Traffic Services (VTS) systems are known that make it possible to obtain positioning information on floating objects at large distances from a platform. These systems are more particularly intended for the management of maritime traffic, which is very different from the overall security concept of the invention and uses detection means that do not fall within the context of the invention. We know the SPATIONAV project, a naval surveillance system for maritime areas and areas under national jurisdiction. Through SPATIONAV, it is firstly a question of creating an image of maritime traffic of the maritime approaches of France, which is as exhaustive as possible and updated in real time. It is then a matter of sharing this information and facilitating coordination between the actors of the State Action at Sea. So, does SPATIONAV have two components: a "sensors and surveillance" component to ensure coverage spaces considered, and an "information system" component for processing, situational assessment and coordination.
On connait les projets voisins de SPATIONAV qui sont progressivement mis en place dans des pays tels que l'Espagne, l'Arabie Saoudite, etc. On connaît le projet MWPS (Maritime Warning and Protection System) dédié à la protection rapprochée des environnements portuaires, à processus manuel et mono-cible, dans lequel un opérateur prend la décision de mettre en oeuvre en séquences des moyens de réactions non létaux. On connaît le système TAU (Tir d'Autodéfense d'Urgence) qui concerne l'autodéfense très courte portée d'un navire ou d'une plate-forme en mer contre les agressions menées à partir de petites embarcations, et qui permet de conduire une arme 10 létale à partir d'un dispositif optique et réflexe de désignation d'objectif. On connait des systèmes industriels relatifs à la sureté maritime tels celui de Honeywell® décrit dans le document «maritime Security : Meeting Threats to the Offshore Oil and Gas Industry » ou celui de L3 communications® (Klein Associates, Inc.) qui propose le système HarborGuard® en tant que système capable de permettre à une 15 installation offshore de détecter des menaces en région hostile. On connaît aussi les systèmes de génération d'alarmes documentées à partir de la détection du trafic maritime régulier et de l'analyse des comportements globaux et sur le long terme, dont la finalité est de déceler des séquences spatio-temporelles d'anomalies de comportement. 20 Cependant, les systèmes connus ne sont pas assez efficacement adaptés au traitement des menaces liées au piratage des plates-formes off-shore. L'invention a pour but de résoudre les problèmes techniques de l'art antérieur de manière satisfaisante. Ce but est atteint grâce à un dispositif comprenant : 25 - des moyens de détection et de localisation et des moyens d'identification de la cible constituant ladite menace, - des moyens d'évaluation de la menace, - des moyens de détermination automatique et réversible de la réaction, - des moyens de gestion des mesures d'alerte et de protection et, 30 - des moyens de synchronisation des opérations de riposte en fonction de la situation tactique. We know the neighboring projects of SPATIONAV which are gradually implemented in countries such as Spain, Saudi Arabia, etc. Maritime Warning and Protection System (MWPS) is known for the close protection of port environments, with manual and single-target processes, in which an operator makes the decision to use non-lethal reaction means in sequence. We know the TAU (Emergency Self Defense) system, which concerns the very short range of self-defense of a ship or a platform at sea against assaults from small craft, and which allows to drive a lethal weapon from an optical and reflex lens designation device. Maritime safety-related industrial systems such as that of Honeywell® described in the "Marine Security: Meeting Threats to the Offshore Oil and Gas Industry" document or that of L3 communications® (Klein Associates, Inc.), which proposes the system, are known. HarborGuard® as a system capable of allowing an offshore installation to detect threats in hostile regions. Alarmed alarm generation systems are also known from the detection of regular maritime traffic and the analysis of global and long-term behaviors, the purpose of which is to detect spatio-temporal sequences of behavior anomalies. . However, the known systems are not efficient enough to deal with the threats of piracy off-shore platforms. The object of the invention is to solve the technical problems of the prior art satisfactorily. This object is achieved by means of a device comprising: detection and localization means and identification means of the target constituting said threat, threat evaluation means, automatic and reversible determination means. reaction, means for managing warning and protection measures and means for synchronizing response operations according to the tactical situation.
Selon une caractéristique avantageuse, lesdits moyens de détection et de localisation comprennent un radar Doppler à onde continue modulée en fréquence de haute résolution permettant de détecter de petits objets dans du fouillis de mer, tandis que lesdits moyens d'identification comprennent un instrument optronique de détection rapprochée à usages diurne et nocturne permettant de déterminer la typologie de la cible. According to an advantageous characteristic, said detection and location means comprise a high-resolution frequency modulated continuous wave Doppler radar for detecting small objects in sea clutter, while said identification means comprise an optronic detection instrument. close-up for day and night use to determine the typology of the target.
Selon encore une autre caractéristique, lesdits moyens d'évaluation de la menace comprennent un logiciel caractérisant le niveau de dangerosité de ladite menace à partir de la typologie et des paramètres de position, de vitesse et de route de la cible. According to yet another characteristic, said threat evaluation means comprise software that characterizes the level of danger of said threat based on the typology and the position, speed and road parameters of the target.
De préférence, lesdits moyens de détermination de la réaction comprennent un logiciel permettant le calcul et la planification du niveau de riposte par comparaison avec des situations préalablement enregistrées dans une mémoire et en fonction de la situation juridique de la plate-forme. Quant à eux, lesdits moyens de gestion des mesures d'alerte et de protection comprennent un équipement de télécommunications et un logiciel élaborant les séquences de mise en oeuvre d'une riposte graduée allant de la dissuasion à la neutralisation de la menace. Par ailleurs, lesdits moyens de synchronisation sont susceptibles d'agir sur les moyens de gestion pour exécuter ou suspendre une ou plusieurs séquences de la riposte après validation par un opérateur. Un autre objet de l'invention est un procédé de détection et de neutralisation consistant à effectuer, conjointement, et de façon automatique, d'une part, la localisation et l'identification progressive de la typologie d'au moins une cible susceptible de constituer la menace et, d'autre part, l'analyse continue du comportement de ladite cible en vue de planifier des séquences de riposte graduée en fonction de la typologie de la cible et de la situation juridique de la plateforme puis, après validation d'un opérateur et déclenchement d'une alerte, d'exécuter lesdites séquences. De préférence, on planifie les séquences de riposte par auto-apprentissage de menaces antérieures ou par comparaison avec des situations modélisées et préalablement enregistrées. Par ailleurs, on planifie les séquences de riposte vis-à-vis de cibles multiples en déterminant un niveau de dangerosité pour chaque cible identifiée. Preferably, said means for determining the reaction comprise software for calculating and planning the level of response by comparison with situations previously recorded in a memory and according to the legal situation of the platform. As for them, said management means of alert and protection measures include telecommunications equipment and software developing the sequences of implementation of a graduated response ranging from deterrence to the neutralization of the threat. Moreover, said synchronization means are capable of acting on the management means to execute or suspend one or more sequences of the response after validation by an operator. Another object of the invention is a method of detection and neutralization consisting in performing, jointly and automatically, on the one hand, the localization and the progressive identification of the typology of at least one target likely to constitute the threat and, on the other hand, the continuous analysis of the behavior of said target in order to plan sequences of response scaled according to the typology of the target and the legal situation of the platform and, after validation of a operator and triggering an alert, to execute said sequences. Preferably, the response sequences are planned by self-learning of previous threats or by comparison with modeled and previously recorded situations. In addition, the response sequences are planned for multiple targets by determining a level of danger for each identified target.
L'approche novatrice proposée par l'invention réside dans un processus de couplage d'un senseur radar de très haute résolution, à une logique innovante d'enrichissement progressif de la nature de l'objet détecté et d'analyse continue du comportement dudit objet (attributs de cinématique et attributs de caractérisation fine), en vue : - d'élaborer une planification multi-cibles de ripostes graduées, cohérentes avec le niveau acquis de connaissance de chaque mobile, et prenant en compte le droit international s'appliquant à la plate-forme protégée (limites des eaux territoriales, distance de passage minimale autorisée) ; - de déclencher des messages d'alerte des autorités à terre signalant l'agression subie et décrivant la nature de l'acte de malveillance enregistré ; - d'enclencher l'activation de ripostes appropriées par des effecteurs spécialisés non létaux. Un mode de décomposition en blocs fonctionnels du procédé de l'invention est représenté sur la figure 1 et s'articule de la façon suivante : - La fonction Détection 1, est assurée par des senseurs de type radar hyperfréquences de très haute résolution, permettant de détecter des cibles marines de petites dimensions malgré le fouillis de mer ; - La fonction Evaluation de la menace 2 assure le traitement des informations provenant de la fonction Détection pour définir la dangerosité de la menace ; - La fonction Détermination de la réaction 3 réalise des calculs de planification réversible des ripostes en fonction du niveau de connaissance acquis sur les différentes menaces détectées ; - La fonction de Détermination de la réaction est améliorée par une Logique d'enrichissement progressif de la nature de l'objet détecté et d'Analyse continue du comportement de l'objet 8 ; - La fonction Gestion des moyens 4 élabore les séquences de mise en oeuvre des moyens de réaction externes 5 en prenant en compte les consignes internes 6 ; - La synchronisation et la supervision de l'ensemble des fonctions 1, 2, 3, 4 et 8 sont réalisées dans la fonction Présentation du théâtre de la situation tactique 7. Un mode de réalisation avantageux d'un dispositif selon l'invention intégrant les blocs fonctionnels décrits ci-dessus est structuré de la manière suivante: - La fonction Détection 1 est assurée par le radar 10. Ce radar doit être capable de détecter des cibles marines de faibles dimensions dans une zone de rayon inférieur ou égal à 5 km; l'analyse fine de l'écho doit permettre de déterminer la nature de la cible (objet naval rapide, engin agile, engin de taille importante ou faible) et de la classifier. The innovative approach proposed by the invention lies in a coupling process of a very high resolution radar sensor, to an innovative logic of progressive enrichment of the nature of the detected object and of continuous analysis of the behavior of said object. (kinematic attributes and fine characterization attributes), with a view to: - developing a multi-target planning of graduated responses, consistent with the acquired level of knowledge of each mobile, and taking into account the international law applying to the protected platform (limits of territorial waters, minimum permitted passage distance); - to trigger warning messages from the authorities on the ground, indicating the aggression suffered and describing the nature of the malicious act recorded; - to trigger the activation of appropriate responses by specialized non-lethal effectors. A mode of decomposition into functional blocks of the method of the invention is shown in FIG. 1 and is structured as follows: The detection function 1 is provided by very high resolution microwave radar type sensors, making it possible to detect small marine targets despite the sea clutter; - The Threat Assessment 2 function processes the information from the Detection function to define the danger of the threat; - The function Determination of the reaction 3 carries out reversible planning calculations of the responses according to the level of knowledge acquired on the various detected threats; The function of determination of the reaction is improved by a logic of progressive enrichment of the nature of the detected object and of continuous analysis of the behavior of the object 8; - The resources management function 4 develops the implementation sequences of the external reaction means 5 taking into account the internal instructions 6; The synchronization and supervision of all the functions 1, 2, 3, 4 and 8 are performed in the theater presentation function of the tactical situation 7. An advantageous embodiment of a device according to the invention integrating the functional blocks described above is structured as follows: - The detection function 1 is provided by the radar 10. This radar must be capable of detecting small marine targets in a zone of radius less than or equal to 5 km; the fine echo analysis must make it possible to determine the nature of the target (fast naval object, agile craft, large or small craft) and to classify it.
Un tel radar est, par exemple, un radar à onde continue (CW) modulée en fréquence (FM) dont la technologie est intrinsèquement bien adaptée à une telle détection. En alternative le radar FMCW ci-dessus peut être remplacé par un radar multifréquences à haute vitesse de balayage spécifiquement étudié tant au point de vue des diagrammes d'émission que de celui du traitement de signal associé pour permettre la détection de petites cibles dans du fouillis de mer - Le radar assure les fonctionnalités de localisation de l'écho détecté, la classification de cet écho, la mise en piste de la détection et le calcul de la cinématique de la piste, la transmission des différents attributs de caractérisation des pistes (attributs de classification, position, vitesse) aux éléments en liaison avec le radar (console technique du radar, poste opérateur 8) ; - La fonction Evaluation de la menace 2 est assurée par un module qui traite les informations fournies par le radar pour définir le degré de dangerosité de la cible. Cette fonction assure l'acquisition et l'association des informations nécessaires à l'établissement de la tenue de surface rapprochée autour de la plate-forme, le traitement des informations permettant de déterminer la classe d'identité de l'écho détecté (inconnu, ami ou hostile), la détermination de la menace selon les trois étapes suivantes : l'évaluation de la dangerosité, en analysant la classe d'identité de la cible mobile de surface détectée, et en complétant cette analyse par un test de position de l'intrusion détectée par rapport au périmètre de sûreté défini autour de la plate-forme off-shore, le calcul du rang de la menace, en utilisant les paramètres distance, vitesse et route du mobile détecté, et l'analyse des paramètres de caractérisation de la menace, afin d'évaluer la nécessité de déclencher ou non, une alerte d'intrusion dangereuse ; - La fonction Détermination des réactions 3 est activée suite à l'alerte d'intrusion dangereuse générée par la fonction précédente d'évaluation. La fonction de détermination réalise des calculs de planification des ripostes en fonction du niveau de connaissance acquis sur les différentes menaces détectées (critères de comportement, classes d'identité, et comparaison de la situation connue en temps réel aux situations rencontrées et mémorisées par le système) en tenant compte des éventuelles restrictions induites par la situation géographique de la plate-forme off-shore ou par le statut juridique de cette plate-forme. La démarche d'élaboration des plans de réaction adaptés à la nature de l'intrusion détectée, aux modes de fonctionnement de l'infrastructure et au contexte réglementaire et juridique est basée sur le couplage des approches d'inférence bayésienne et de raisonnement à base de cas. - Cette fonction de Détermination des réactions propose une activation des moyens de riposte, proposition soumise à la validation du servant du poste opérateur 7. - Le rôle du servant est de se prononcer sur la pertinence ou la non-pertinence de l'envoi d'une consigne d'exécution de riposte vers le module 4 gestion des moyens ; l'activation d'un processus de diffusion de l'alerte en interne à la plate-forme off-shore 5 et 11 ; l'activation d'un processus de diffusion de l'alerte vers l'extérieur par enclenchement d'une logique de messages types pour informer les autorités à terre sur la nature de l'intrusion et le degré de nuisance décelé 6 et 12 ; - La fonction gestion des moyens 4 de protection et d'alerte élabore les séquences de mise en oeuvre ; des effecteurs de dissuasion non létaux 6 et 12, des moyens de neutralisation (système acoustique paralysant ou autre) 6 et 12, des moyens de télécommunication externes (VHF, liaisons satellites) 6 et 12 pour transmission d'alertes sur les menaces avérées et sur leur nature, et assure l'activation d'un processus de diffusion de l'alerte en interne sur la plate-forme off-shore 5 et 11. Selon une variante, le senseur radar à très haute résolution peut être complété à des fins de surveillance ou d'identification, par une tourelle optronique équipée d'une caméra jour ou d'une caméra infrarouge (élément 13 de la figure 2). Une pré-alerte de détection de l'intrusion peut être réalisée par un radar de navigation de grande diffusion (élément 13 de la figure 2). La classification de l'écho détecté peut être améliorée par l'analyse du doppler de l'écho radar. De préférence, la détection et la classification de l'intrusion sont facilitées par un élément de réception de signaux « Automatic Identification System » (AIS) (élément 13 de la figure 2). Le système de traitement peut aussi optimiser sa capacité de planification des ripostes par auto-apprentissage de cas antérieurs. Such a radar is, for example, a frequency modulated (FM) continuous wave (CW) radar whose technology is intrinsically well suited to such detection. Alternatively, the above FMCW radar can be replaced by a high-speed, multi-frequency scanning radar specifically designed for both emission diagrams and associated signal processing to allow the detection of small targets in clutter. - The radar provides the detected echo location functions, the classification of this echo, the tracking detection and calculation of the kinematics of the track, the transmission of the different characterization attributes of the tracks (attributes classification, position, speed) to elements connected to the radar (radar technical console, operator station 8); - The Threat Assessment 2 function is provided by a module that processes the information provided by the radar to define the degree of danger of the target. This function ensures the acquisition and the association of the information needed to establish the close surface behavior around the platform, the processing of information making it possible to determine the identity class of the detected echo (unknown, friend or hostile), the determination of the threat according to the following three steps: the evaluation of the danger, by analyzing the identity class of the detected surface moving target, and completing this analysis by a position test of the detected intrusion in relation to the defined safety perimeter around the off-shore platform, the calculation of the rank of the threat, using the detected distance, speed and road parameters, and the analysis of the characterization parameters of the the threat, in order to assess the need to trigger or not, a dangerous intrusion alert; - The function Determination of reactions 3 is activated following the dangerous intrusion alert generated by the previous evaluation function. The determination function performs counterpoint planning calculations based on the level of knowledge acquired on the various detected threats (behavior criteria, identity classes, and comparison of the known situation in real time with the situations encountered and stored by the system ) taking into account any restrictions caused by the geographical location of the off-shore platform or the legal status of this platform. The process of developing reaction plans adapted to the nature of the detected intrusion, to the modes of operation of the infrastructure and to the regulatory and legal context is based on the coupling of the Bayesian inference approaches and the reasoning based on case. - This Reaction Determination function proposes an activation of the response means, proposal submitted to the validation of the operator of the operator 7. - The role of the servant is to decide on the relevance or irrelevance of the sending of a response execution instruction to module 4 means management; activation of an alert dissemination process internally to off-shore platform 5 and 11; activating an outbound alerting process by triggering a standard message logic to inform shore authorities about the nature of the intrusion and the degree of nuisance detected 6 and 12; - The management function means 4 protection and alert develops the implementation sequences; non-lethal detonation effectors 6 and 12, disabling means (paralyzing acoustic or other system) 6 and 12, external telecommunication means (VHF, satellite links) 6 and 12 for transmitting warnings on the proven threats and on their nature, and ensures the activation of an alert diffusion process internally on the off-shore platform 5 and 11. According to one variant, the very high resolution radar sensor can be completed for the purpose of monitoring or identification, by an optronic turret equipped with a day camera or an infrared camera (item 13 of Figure 2). An intrusion detection pre-alert can be performed by a wide-area navigation radar (item 13 of Figure 2). The classification of the detected echo can be improved by Doppler analysis of the radar echo. Preferably, the detection and classification of the intrusion is facilitated by an Automatic Identification System (AIS) receiving element (element 13 of FIG. 2). The treatment system can also optimize its ability to plan responses by self-learning from previous cases.
La planification des ripostes prend en compte un contexte de cibles multiples avec détermination d'un rang de menace pour chaque mobile détecté. La fonction de détermination des réactions prend en compte les données de contexte de crise dans le but d'optimiser la planification des réactions (élément 14 de la 5 figure 2). Response planning takes into account a multiple target context with threat rank determination for each detected mobile. The reaction determination function takes into account the crisis context data in order to optimize the reaction planning (element 14 of FIG. 2).
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