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Revue TELECOM 182 - Technologies du Numérique et développement des systèmes de Missiles

Articles Revue TELECOM

-

15/10/2016

 
TECHNOLOGIES

DU NUMÉRIQUE

ET DÉVELOPPEMENT DES

SYSTÈMES DE MISSILES

 

 



Par Olivier Martin dans la revue TELECOM n° 182
 

L’expression de nos amis anglo-saxons « This is not rocket science » garde toute sa pertinence sémantique : le développement d’un missile moderne fait toujours autant appel aux technologies de pointe, en particulier celle du numérique et au talent des ingénieurs les mettant en œuvre.


L’objet « Missile » présente des caractéristiques propres singulières : il ne sert qu’une fois, s’initialise en quelques secondes, puis doit fonctionner parfaitement après une période de stockage qui peut durer de nombreuses années, de surcroît avec une maintenance réduite. C’est un concentré de technologies très différentes qui doivent être appréhendées individuellement et intégrées entre elles, avec un souci constant du détail car les approximations techniques se traduisent souvent par des échecs en tir. Les missiles tactiques ne sont pas moins complexes que leurs grands frères du spatial.
Ces enjeux ont conduit MBDA à articuler son ingénierie de développement selon deux pôles travaillant de façon très imbriquée : d’un côté, les domaines techniques « physiques » comme l’architecture matérielle et les équipements et, de l’autre, les domaines techniques immatériels comme l’ingénierie système et les chaînes fonctionnelles. Les technologies du numérique, dont quelques exemples sont détaillés dans la suite de l’article, trouvent principalement leur application dans cette seconde catégorie.

 

La modélisation pour développer les nouveaux concepts de systèmes d’arme


Les nouveaux systèmes d’arme sont dorénavant trop complexes pour que l’expression de besoin puisse se faire uniquement avec un crayon et une feuille blanche. La modélisation permet de mettre en situation les militaires en les immergeant dans un monde virtuel et en leur mettant à disposition des Interfaces Hommes-Machines et des systèmes d’armes futurs représentés par des modèles numériques. Ils peuvent ainsi jouer des scénarios d’engagement dans un environnement tactique représentatif et définir les modes d’utilisation du futur système. Ces expérimentations mettent en œuvre des technologies de simulation distribuée temps réel, des prototypages rapides d’interface Homme-Machine, des logiciels de « Serious Game » dérivés des jeux vidéo et des développements logiciels selon les méthodes « agiles » pratiquées dans les start-up. Participer à ces travaux est une façon privilégiée par MBDA pour développer la compétence « système » de ses jeunes ingénieurs.
 


Le C² : l’intelligence du système d’arme de défense aérienne


Le C² ou « Commandement et Contrôle » est le cerveau du système d’arme sol/air : il fournit l’interface utilisateur, il collecte les informations des différents senseurs radar et optiques, il synthétise l’information et gère les ordres de tir vers les lanceurs de missiles. Le C² réalise les fonctions d’identification Ami ou Ennemi, l’évaluation et le classement des menaces, les calculs de domaine de tir et d’allocation des missiles aux cibles, afin de déterminer la meilleure stratégie de tir.

Les C2 sont essentiellement des produits logiciels avec des contraintes fortes de temps réel. Les algorithmes et les communications numériques en réseau y ont aussi une place centrale. Les communications se déclinent à plusieurs niveaux : en interne, au C2 pour les liaisons entre les différents composants du C2 (calculateurs, consoles opérateurs, NAS,…) et au système d’arme pour les liaisons avec les lanceurs (réseaux radios ou filaires), les senseurs et les liaisons de données vers les missiles en vol ; en externe au système pour les liaisons avec les autres centres de commandement et de contrôle de plus haut niveau au travers de liaisons de données au standard OTAN comme la liaison 16 par exemple. Ces échanges se font naturellement dans un environnement sécurisé.
 


Le traitement d’images


Un volet important de l’amélioration de la performance des missiles passe par plus d’autonomie de décision et plus de précision. Ce développement d’intelligence embarquée est obtenu par l’utilisation de plusieurs capteurs (altimètres, centrale inertielle, GPS, radar et/ou imageur optronique, LIDAR,…), dont les flux de données sont traités par un ensemble d’algorithmes et de logiques de décision complexes. Il peut s’agir d’une stratégie d’augmentation de performance pure ou d’une réduction de coût grâce à un capteur moins performant embarquant un traitement corrigeant les imperfections.

Le traitement d’images, par l’interprétation coordonnée des images en vol et des données des autres capteurs, ainsi que par celle d’autres données de références (images satellitaires ou POD, données altimétriques,…) contribue largement à cette autonomie.

Que ce soit à bord du missile ou à bord du poste de tir ou du centre de commandement, ces fonctions se généralisent, mettant à profit les avancées technologiques développées par les laboratoires spécialisés, et en particulier par ceux de Télécom ParisTech, références dans le domaine. Cette évolution technologique est aujourd’hui en pleine expansion.

 

Les simulations de validation, numériques pures ou avec éléments matériels « HardWare In the Loop »


Les tirs d’essais sont le moyen privilégié de valider les performances d’un missile. Cependant, la complexification des systèmes et l’augmentation des coûts qui en découle ont amené MBDA à réduire drastiquement le nombre de tirs en développant, via la simulation, des moyens complémentaires de validation.

Les différents équipements du missile (autodirecteur, référence inertielle, calculateur,…) et l’environnement extérieur (champ aérodynamique, rayonnement infrarouge ou électromagnétique de la cible,…) peuvent en effet être modélisés finement et être intégrés dans un Modèle Dynamique de Référence (MDR). Pour un scénario de tir donné, on peut ainsi estimer une probabilité de réussite en effectuant des tirages aléatoires de type Monte-Carlo.

La simulation peut être rendue encore plus réaliste vis-à-vis de certaines caractéristiques du missile en remplaçant certaines de ces modélisations par des équipements réels (autodirecteur, référence inertielle, calculateur, génération infrarouge ou électromagnétique de la cible,…) placés sur une table mobile à plusieurs degrés de liberté. Les effets aérodynamiques où ceux liés aux limitations de la table restent modélisés de manière numérique. On obtient ainsi une simulation hybride qui permet une évaluation dynamique du missile très représentative.

La mise en œuvre de cette simulation hybride nécessite la maîtrise simultanée d’un grand nombre de domaines techniques qui sont au cœur des compétences relevant du domaine des télécommunications : informatique temps réel, traitement du signal, optique, hyperfréquences,… L’exploitation des résultats nécessite une expertise fine permettant de faire la différence entre les vrais problèmes dynamiques potentiellement rencontrés et ceux liés aux artefacts de la simulation.

 

L’innovation avec des partenaires externes au cœur de la R&T de MBDA


Les Technologies du Numérique ont une place importante dans la démarche d’Open Innovation conduite par MBDA, via sa participation à de multiples initiatives :

• Des coopérations, le plus souvent formalisées par des accords de partenariat, avec de nombreux centres de recherches en France et en Europe comme l’ONERA, l’Institut de Saint Louis, le CEA, l’École Polytechnique, Paris Tech, Cranfield University, …

• Le Club Rapid, au titre du pacte PME Défense, qui a permis à MBDA de rencontrer durant l’année écoulée près de 70 PME de défense innovantes identifiées par la DGA et d’échanger avec elles afin de mieux comprendre leur éventuel apport à la filière missiles française ;

• Le Pacte PME, permettant à l’entreprise d’identifier plus largement encore les PME françaises susceptibles d’apporter des solutions innovantes dans des domaines précis. Ainsi, près de dix journées de travail sur 10 thèmes distincts ont permis à MBDA en 2015 de rencontrer une centaine de PME, une suite effective étant envisagée avec plusieurs d’entre elles ;

• Les pôles de compétitivité tels qu’Astech ;

• Les start-up innovantes, avec une réflexion en cours sur la mise en œuvre d’une initiative de type Corporate Venture Capital, permettant de renforcer l’innovation et les liens avec des start-up susceptibles d’apporter des avantages concurrentiels déterminants pour l’entreprise.

 

Conclusion


Ces quelques exemples montrent comment une industrie de « l’ancien monde » peut tirer bénéfice des innovations portées par le monde académique et celui des start-up.

Le développement des missiles est réellement un domaine d’excellence du métier d’Ingénieur, offrant un champ de créativité large et varié, différent mais aussi passionnant que les perspectives offertes par les technologies web.
Un encadrement technique par des experts expérimentés, des échanges internationaux fréquents permis par l’organisation technique fortement intégrée de MBDA, des projets ambitieux à taille humaine au service de la défense de son pays, permettent, pour ceux qui en ont le goût, un développement personnel riche et original dans le monde du numérique.


L'auteur



Olivier Martin
 (X1977), a débuté sa carrière à la DGA notamment comme Directeur du programme Mesures du BEM Monge (essais d’engins balistiques), puis responsable de zone à la DGA/DRI (Allemagne / Italie / Pays-Bas / Scandinavie). 
En 1991, il rejoint Matra Défense comme Directeur des Opérations Internationales, en charge des compensations et offsets. En 1996, il est en charge du domaine anti-surface au sein du Business Development, puis directeur des programmes anti-surface et président de deux GIE. En 2003, il rejoint le groupe EADS où il dirige l’entité Defence Electronics France, puis la stratégie de l’entité DS SAS d’EADS. Depuis fin 2007, il est le Secrétaire Général du groupe MBDA. Olivier Martin est chevalier de la Légion d’Honneur et dans l’Ordre National du Mérite.

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