Fabricants et fournisseurs de LiDAR à usage militaire

Honeywell Aerospace

Solutions avancées pour la modernisation de la défense : propulsion, capteurs, communication et systèmes de réalité augmentée

Inertial Labs, a VIAVI Solutions Company

Solutions IMU, GPS/INS et d'orientation d'armes de qualité tactique

Psionic

Solutions de navigation robustes, avec ou sans équipage, pour les environnements où l'accès au GNSS est impossible

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Guide à l'intention des prescripteurs sur les systèmes LiDAR militaires

William Mackenzie

Mise à jour:

Introduction aux systèmes LiDAR militaires

Les systèmes LiDAR militaires sont devenus une technologie de détection essentielle dans toutes les opérations de défense. En émettant des impulsions laser et en mesurant le temps que met l’énergie réfléchie à revenir d’une cible, ces systèmes optiques génèrent des représentations tridimensionnelles de l’environnement environnant. Ces ensembles de données spatiales offrent aux opérateurs militaires un niveau de précision difficile à atteindre en recourant uniquement aux technologies de détection conventionnelles.

Le LiDAR militaire moderne est utilisé dans les domaines aérien, terrestre et maritime pour faciliter la collecte de renseignements, la navigation tactique, les opérations autonomes, la protection des forces, la surveillance et la localisation précise des cibles. Contrairement aux systèmes d’imagerie traditionnels, qui reposent principalement sur des informations visuelles, un capteur LiDAR dédié crée des modèles géométriques du terrain, des structures, des véhicules et du personnel, permettant ainsi une perception de la situation aussi bien de jour que de nuit.

Types de solutions LiDAR militaires

Systèmes LiDAR aériens

Plateforme militaire LiDAR et fusion de capteurs

Plateformes LiDAR et de fusion de capteurs RESEPI d’Inertial Labs

Les plateformes LiDAR aéroportées offrent des capacités de cartographie du terrain sur de vastes zones, de reconnaissance et de collecte d’informations. Installés à bord d’avions à voilure fixe, d’hélicoptères et de systèmes sans pilote, ces systèmes collectent des données d’altitude et de surface sur des zones définies.

Le LiDAR aérien militaire est utilisé pour générer des modèles numériques de terrain, identifier des obstacles, évaluer des couloirs de circulation, faciliter la planification des missions et fournir des informations géospatiales à haute résolution. Dans les zones de conflit, un système LiDAR aérien permet d’inspecter des zones opérationnelles sans que le personnel ait à pénétrer dans des lieux dangereux. L’utilisation de drones a favorisé le déploiement de charges utiles LiDAR sur des drones tactiques, offrant ainsi des capacités de collecte en continu tout en réduisant le risque pour le personnel tactique.

Systèmes LiDAR terrestres

Systèmes embarqués sur véhicules

Les systèmes LiDAR montés sur véhicules offrent une perception de l’environnement en temps réel aux véhicules blindés, aux plateformes de reconnaissance, aux véhicules logistiques et aux systèmes terrestres autonomes. Ces capteurs analysent l’environnement environnant, générant des données tridimensionnelles qui facilitent la navigation, la détection d’obstacles, la planification d’itinéraires et la protection des forces.

L’intégration d’une unité LiDAR dans des véhicules militaires nécessite des systèmes robustes, capables de maintenir leurs performances dans des conditions de vibrations, de chocs, de poussière, de boue et de températures extrêmes. Les ingénieurs associent ces capteurs à des systèmes informatiques robustes, dotés de capacités de traitement LiDAR, afin de gérer des nuages de points à haute densité en temps réel. Les configurations tactiques peuvent également inclure une tourelle LiDAR intégrée afin de maintenir un champ de vision à 360 degrés autour du périmètre du véhicule.

Systèmes destinés aux soldats à pied

Les unités LiDAR portables permettent au personnel militaire de capturer et d’analyser les environnements opérationnels. Ces solutions compactes sont utilisées pour la reconnaissance tactique, l’évaluation des itinéraires, la cartographie des installations et les opérations urbaines nécessitant une bonne compréhension de l’environnement.

Les soldats peuvent utiliser un appareil LiDAR portable pour des missions de cartographie localisées. Les progrès en matière de miniaturisation continuent de réduire la taille, le poids et les besoins en alimentation du capteur principal, rendant ces systèmes pratiques pour les applications à pied.

Installations fixes

Les installations fixes utilisent le LiDAR de sécurité pour la surveillance périmétrique, la détection des intrusions et la surveillance des sites. Ces systèmes créent des zones de sécurité tridimensionnelles persistantes, capables d’identifier, de suivre et de classer les menaces qui s’approchent des actifs protégés. Par rapport aux systèmes de caméras classiques, le renforcement de la sécurité grâce au LiDAR offre une perception spatiale et fournit des informations de positionnement de la cible dans des conditions de faible luminosité, voire d’obscurité totale.

Systèmes LiDAR navals et maritimes

Les systèmes LiDAR maritimes facilitent la navigation, la surveillance, la détection d’obstacles et le fonctionnement autonome des navires. Les navires de combat de surface, les navires de patrouille, les navires de surface sans équipage (USV) et les véhicules sous-marins sans équipage (UUV) utilisent des produits LiDAR spécialisés pour améliorer la connaissance de la situation et pour la lutte anti-sous-marine (ASW), bien que les performances sous-marines soient limitées par la clarté de l’eau, la turbidité et la portée opérationnelle.

Dans ces environnements, il est possible d’utiliser des équipements tels qu’une bouée LiDAR spécialisée pour la surveillance côtière et la détection des menaces. Ces systèmes de qualité maritime doivent résister à des conditions telles que l’exposition au sel, une humidité élevée, les vibrations et les interférences électromagnétiques.

Principales applications militaires du LiDAR

Capteur LiDAR pour la navigation de précision

Capteur LiDAR SurePath ground-V de Psionic pour la navigation de précision

Le LiDAR fait office de capteur principal, permettant des opérations militaires autonomes sur des véhicules terrestres sans pilote (UGV), des véhicules aériens sans pilote (UAV) et des systèmes maritimes autonomes. En générant des données environnementales en trois dimensions, ces plateformes peuvent détecter les obstacles, identifier des itinéraires praticables et opérer dans des environnements dynamiques.

Dans le cas des UGV, les capteurs LiDAR intégrés facilitent l’analyse du terrain, l’évitement des obstacles et l’exécution autonome des itinéraires. Les capteurs LiDAR des UAV sont utilisés pour la navigation à basse altitude, le suivi du relief, l’aide à l’atterrissage et la prévention des collisions. De même, les plateformes maritimes autonomes utilisent un LiDAR spécialisé pour les navires de surface, afin de détecter d’autres navires et d’éviter les obstacles dans les environnements côtiers.

Renseignement topographique avec le SLAM et visualisation en 3D de l’espace de combat

La navigation constitue une application militaire précieuse du LiDAR, qui utilise souvent des systèmes NDL (Navigation Doppler LiDAR) pour générer des représentations tridimensionnelles des environnements opérationnels. Grâce à la localisation et à la cartographie simultanées (SLAM), les plateformes équipées d’un scanner LiDAR peuvent cartographier des environnements inconnus tout en déterminant leur propre position. Cette capacité est utile pour la navigation dans des environnements où le signal GPS est affaibli ou absent, là où les méthodes de navigation conventionnelles ne sont pas fiables.

Les informations sur le terrain générées par ces systèmes facilitent le choix des itinéraires, l’analyse de la mobilité, la planification des missions et les essais opérationnels. La visualisation tridimensionnelle de l’espace de combat offre aux commandants une vision globale de la situation, améliorant ainsi la prise de décision opérationnelle à tous les niveaux de commandement.

Surveillance persistante pour la sécurité des bases et des périmètres

Les installations militaires utilisent des architectures de surveillance LiDAR pour surveiller leurs ressources et leurs infrastructures. Ces systèmes combinent les données brutes des capteurs avec des analyses afin de détecter, de suivre et de classer le personnel, les véhicules et les menaces aériennes à basse altitude.

Les informations spatiales générées par le LiDAR à longue portée facilitent l’évaluation des menaces et la prise de conscience de l’opérateur. Lorsqu’il est intégré à des architectures de sécurité plus globales, le LiDAR peut contribuer à la reconnaissance des cibles, au guidage des armes et aux processus d’engagement, en fournissant des données de positionnement précises aux systèmes de commandement, aux postes de tir télécommandés ou à d’autres réseaux de capteurs et d’effecteurs. Il soutient également les opérations de lutte contre les drones (Counter-UAS), en détectant et en suivant les petits drones difficiles à identifier à l’aide des seuls radars conventionnels ou des technologies de surveillance optique.

Fusion des capteurs et intégration multidomaine

L’efficacité de l’espace de combat moderne repose sur la combinaison de flux de données provenant de plusieurs domaines afin de constituer un tableau opérationnel.

  • Fusion du LiDAR et du radar : le radar militaire offre une détection à longue portée dans des conditions météorologiques défavorables, tandis que le LiDAR fournit une résolution spatiale et des détails sur la cible afin d’améliorer la classification et la résilience opérationnelle.
  • Intégration du LiDAR et de l’EO/IR : les capteurs électro-optiques et infrarouges fournissent des données visuelles et thermiques, que le capteur LiDAR met en corrélation avec des modèles tridimensionnels de profondeur afin d’améliorer l’identification des cibles.
  • Architectures de fusion de données multicapteurs: Les plateformes militaires utilisent des réseaux multicapteurs qui intègrent des systèmes de défense LiDAR, radar, EO/IR et des systèmes de navigation au sein d’un cadre opérationnel unifié, afin de réduire l’incertitude.
  • Intégration aux systèmes de gestion de combat : les données issues des équipements LiDAR sont intégrées aux réseaux de commandement afin de soutenir la planification des missions, le guidage des armes, la protection des forces et la coordination multidomaine.

Ces flux combinés garantissent la continuité opérationnelle dans des environnements de combat en constante évolution.

Normes, certification et conformité dans le domaine de la défense

Le déploiement de systèmes de capteurs militaires exige le respect des réglementations internationales en matière de défense, de classification environnementale et des exigences de sécurité de la chaîne d’approvisionnement.

  • Exigences environnementales militaires : la conformité aux directives MIL-STD-810 et DEF STAN garantit que les équipements résistent aux températures extrêmes, aux chocs, aux vibrations, à l’humidité et à la poussière pendant leur déploiement.
  • Compatibilité électromagnétique : les systèmes doivent respecter les exigences de la norme MIL-STD-461 et de la DEF STAN afin d’éviter toute interférence électromagnétique avec les composants électroniques adjacents des plateformes critiques pour la mission.
  • Aéronautique et certification des plateformes : Les variantes aéroportées nécessitent des évaluations de sécurité structurelle, électrique et logicielle afin de vérifier le fonctionnement en toute sécurité lors de l’intégration d’un capteur LiDAR aéroporté à bord d’aéronefs militaires.
  • Normes de sécurité laser et conformité à la NDAA : La conception du système concilie la puissance du laser, la portée opérationnelle et les exigences en matière de sécurité oculaire, tandis que certains programmes d’acquisition de la défense américaine peuvent exiger des systèmes LiDAR conformes à la NDAA et des chaînes d’approvisionnement vérifiées, afin de réduire les risques liés à la sécurité et à l’approvisionnement.

La conformité à ces cadres est souvent exigée pour l’adoption officielle de la plateforme, en fonction du programme d’acquisition, de l’environnement opérationnel et de la plateforme hôte.

Tendances émergentes dans la technologie LiDAR militaire

L’évolution des composants optiques, de l’électronique à semi-conducteurs et du traitement du signal continue de redéfinir les capacités des capteurs de défense.

  • LiDAR militaire à semi-conducteurs : les configurations à semi-conducteurs éliminent les pièces mécaniques mobiles, ce qui réduit la taille, le poids et les besoins en puissance, tout en améliorant la fiabilité pour le déploiement de systèmes sans pilote.
  • LiDAR à onde continue modulée en fréquence (FMCW) : Les architectures FMCW permettent de mesurer simultanément la distance de la cible et sa vitesse relative, tout en améliorant la réjection du fond lumineux, des interférences et de certaines formes de falsification active du LiDAR ou d’activités de contre-mesures optiques.
  • Applications de surveillance stratégique à longue portée : Les progrès en matière d’efficacité laser et de photonique étendent la portée du LiDAR à longue portée à la surveillance stratégique des frontières, à la protection des infrastructures et aux réseaux de surveillance interdomaines.

Ces avancées technologiques continuent de relever le niveau de référence des capacités modernes de reconnaissance.