Apport de la bipolarisation, du traitement adaptatif du signal et de la multirésolution à l'élimination du fouillis ionosphérique pour les radars haute fréquence à ondes de surface

The French Aerospace Lab ONERA has been studying properties of high frequency surface wave radars (HFSWR). In order to assess the effective efficiency of those radars, the Lab is building its own system. HFSWR, since they are not limited by the line of sight, allow to cover wide coastal areas. Typically, the coverage range can reach 500 km to 600 km, within an azimuth sector of 90° to 120°. However, in the received signal, target information is merged with sea clutter (signal resulting from interactions between the sea surface and the radar waves) and ionospheric clutter (signal backscattered by ionization instabilities which are flowing in the ionosphere). So as to improve the HFSWR detection capabilities, our objective is to develop a way to mitigate the ionospheric clutter. The signal properties and the features of the ONERA's radar system do not allow to use processing based on neither polarization nor adaptive techniques. We propose to take advantage of signal's variation scales. We have developed some wavelet-based algorithms, which are able to separate the signal's contribution (i.e. targets, ionospheric clutter and sea clutter). Those algorithms are using, one dimensional and two dimensional, discrete wavelet transforms. The interest of this kind of processing is that it can be used for clutter mitigation, remote sensing improvement and noise suppression.L'ONERA mène, depuis quelques années, des études sur les radars hautes fréquences à ondes de surface (RHFOS). Afin d'évaluer la capacité effective de surveillance maritime de ce type de radar, l'ONERA envisage de se doter d'un système de mesure. Le RHFOS, grâce à sa capacité de détection au-delà de l'horizon radioélectrique, répond à la demande de couverture de larges zones maritimes. Classiquement, sa portée peut atteindre 500 km à 600 km, sous des azimuts de 90 à 120 degrés. Toutefois, le signal reçu par le radar contient la signature des cibles, le fouillis de mer (signal caractéristique de la propagation sur la surface de la mer) et le fouillis ionosphérique (signal rétrodiffusé par les instabilités d'ionisation dans l'ionosphère). Ces deux dernières contributions peuvent masquer des cibles car leur niveau est très important. Les présents travaux consistent à définir les traitements permettant de réduire le fouillis ionosphérique pour améliorer les performances de détection du radar HF à ondes de surface. La nature des signaux en présence et le système radar développé par l'ONERA ne permettent pas un traitement par polarimétrie, direction d'arrivée ou techniques adaptatives. Nous proposons d'exploiter les différences d'échelles de variations des signaux. Pour cela, nous avons développé des méthodes de séparation des contributions (cible, fouillis de mer et fouillis ionosphérique) ; nous utilisons l'analyse discrète en ondelettes, à une ou deux dimensions. L'avantage d'une telle approche est qu'elle permet de supprimer le fouillis ionosphérique, d'extraire le fouillis de mer (amélioration du calcul de paramètres océanographiques et amélioration de la détection de cibles) et de réduire le bruit inhérent au système radar

Sense, enrich and classify: The scanmaris workshop for assessment of vessel's abnormal behavior in the EEZ

International audienceConstant monitoring of the Exclusive Economic Zone cannot be performed only using high performance sensors. On the one hand, all available information on the observed area as juridical history of vessels or delineation of fishing zone is not necessarily measurable. On the other hand, even if the large amount of available information could be caught out they would be useless if none thorough sorting and analysis are carried on. So, we propose to sense vessel trail in Exclusive Economic Zone, to enrich the trail with the relevant non-measurable information and to use this material to classify vessel behaviors. The main issues of this approach are the selection of the relevant detailswhich point to uncommon behaviors and the definition of the criteria which allow differentiating uncommon behavior and fraudulent one. Thus, the challenge is to deal with multidisciplinary information (i.e. bathymetry, radar tracks, insurance database, weather, etc.) and multi-domain criteria (i.e. juridical, behavioral, zonal, temporal, etc.). The architecture presented here aims to overcome both the issues

Surveillance et contrôle des activités des navires en mer ScanMaris

Surveillance and Control of Maritime Vessel Activities - ScanMaris, publication disponible : http://www.irit.fr/scanmaris/uploads/files/Article%20SCANMARIS%20WISG10.pdfNational audiencePour garantir aujourd'hui des conditions sécuritaires de passage dans les eaux territoriales et exclusives économiques françaises, le dispositif de surveillance maritime s'est renforcé en utilisant de manière optimale la synergie de ses différentes composantes: CROSS (Centre Régionaux Opérationnels de Surveillance et de Sauvetage), sémaphores, moyens nautiques et aériens des administrations en mer. Toutefois, ils ne recueillent des informations que pour des zones maritimes ou des périodes limitées. C'est pourquoi il est envisagé dans les futurs systèmes de surveillance globale et permanente, un recueil massif de données permettant de mieux gérer les situations en mer et les interventions. Pour cette prise de contrôle global des espaces maritimes en tenant compte des nombreuses informations acquises et sans empêcher ou restreindre le libre échange, il est ainsi nécessaire de développer des outils d'analyse automatisée (SCANMARIS ; Surveillance et Contrôle des Activités des Navires en Mer) par croisements des données. Il devient alors possible de suivre dans le temps et l'espace la situation des activités en mer ou liées à la mer, les flux de marchandises transportées et détecter ainsi une part des activités criminelles et illicites, et les violations à la réglementation, ainsi que les conséquences (flux de produits illicites, l'immigration clandestine, la sur exploitation des ressources halieutiques, les pollutions par des matières dangereuses, la piraterie avec prise d'otage, les sinistres, etc.)

Extraction of Suspicious Behavior of Vessels in the Exclusive Economic Zone

Available: http://ap-s.ei.tuat.ac.jp/isapx/2008/pdf/1645005.pdfInternational audienceIntroduction: Constant growth of world maritime transport and significant economic stakes of territorial water management have prompted the international community to invest in maritime global security research. In this context, the ScanMaris project, which is founded by the French National Research Agency (ANR), aims to continuously monitor activities in the Exclusive Economic Zone (EEZ) activities and detect abnormal behavior using both observation systems and external data sources

Toward a complete system for surveillance of the whole EEZ: ScanMaris and associated projects

International audienceThere is currently an undeniable increase of maritime goods exchanges. As a consequence, maritime threats and risks are also rising. Innovative solution has to be developed to improve the security of this huge economic activity. Future generation of maritime surveillance system should allow: permanent and all weather coverage of maritime border areas, continuous collection of heterogeneous data provided by various sources, automatic detection of abnormal vessel behaviors, understanding of suspicious events, and early identification of threats. No equipment and information system deployments are at present able to answer all these requirements. We propose here an integrated system with relevant innovative technologies and capacities. The integrated system includes existing conventional and innovative sensors networks as well as new functionalities to track vessel movements and activities or detect abnormal vessel behaviors. The proposed high level engineering architecture is able to generate documented alarms using abnormal events. Those events are extracted from our intelligent maritime traffic picture. Thus, we aim to validate an end to end surveillance chain for future operational sea border surveillanc

ScanMaris : automatic detection of abnormal vessel behaviours

International audienceThe ScanMaris project is a software workshop designed to develop and evaluate solutions for thread prevention and maritime border monitoring. It relies on enriched tactical picture exploitation tools resulting from the continuous treatment of important volumes of heterogeneous data gathered in real time and differed time. ScanMaris will enable the supervision of the permanent evolving traffic on a global maritime zone in order to follow the flow of transported goods (bulk, containers, energy, chemical....) according to various routes (corridor, coastal traffic...) and to automatically detect criminal traffic of illicit products. ScanMaris will use data treatment tools to merge ship's kinematic data and other information to establish and maintain a global enriched tactical picture compilation of the traffic, the training methods and the models which exploit the tactical picture. This produces a permanent knowledge of goods flows, improves its follow-up and the rules of investigation organised to detect irregularities like illicit products flows, disasters, regulation violations, etc. The ScanMaris project will involve functions that improve the effectiveness of a global surveillance of the contraveners. They will contribute to set up optimal answers and intervention means adequately fitting the struggle against illicit activities and maritime violations

Surveillance et Contrôle des Activités des Navires en Mer

National audienceDans le contexte de la sécurité et sûreté globales et de ses différentes composantes, le projet ScanMaris (Surveillance et Contrôle des Activités des Navires en Mer (Maris)) soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche propose une solution concrète qui contribue à sécuriser les frontières maritimes

Trafic Maritime : détection des comportements anormaux des navires

International audiencePour garantir aujourd'hui des conditions sécuritaires de passage dans les eaux territoriales et exclusives économiques françaises, le dispositif de surveillance maritime s'est renforcé en utilisant de manière optimale la synergie de ses différentes composantes : CROSS (Centre Régionaux Opérationnels de Surveillance et de Sauvetage), sémaphores, moyens nautiques et aériens des administrations en mer. Toutefois, le nombre de mobiles circulant sur certaines zones maritimes est en constante augmentation et les demandes d'assistance en cas de difficultés ont changé ; les grosses unités commerciales tardent, pour des raisons économiques, à signaler une avarie et tendent à en minimiser l'importance. Les actes illicites suivent des protocoles de plus en plus perfectionnés pour échapper à la surveillance. Le développement des activités nautiques de loisirs engorge les centres de surveillance et de sauvetage ..

Surveillance et contrôle des activités des navires en mer : Scanmaris

National audiencePour garantir aujourd'hui des conditions sécuritaires de passage dans les eaux territoriales et exclusives économiques françaises, le dispositif de surveillance maritime s'est renforcé en utilisant de manière optimale la synergie de ses différentes composantes : CROSS (Centre Régionaux Opérationnels de Surveillance et de Sauvetage), sémaphores, moyens nautiques et aériens des administrations en mer. Toutefois, ils ne recueillent des informations que pour des zones maritimes ou des périodes limitées. C'est pourquoi il est envisagé dans les futurs systèmes de surveillance globale et permanente, un recueil massif de données permettant de mieux gérer les contrôles et interventions. Pour cette prise de contrôle global des espaces maritimes en tenant compte des nombreuses informations acquises et sans empêcher ou restreindre le libre échange, il est ainsi nécessaire de développer des outils d'analyse automatisée par croisements des données. Il devient alors possible de suivre dans le temps et l'espace la situation des activités en mer ou liées à la mer, les flux de marchandises transportées et détecter ainsi une part des activités criminelles et les violations à la réglementation, ainsi que les risques encourus (flux de produits illicites, l'immigration clandestine, la sur exploitation des ressources halieutiques, les pollutions par des matières dangereuses, la piraterie, les sinistres, etc.)

Suitable Impedance Boundary Condition Applied to the Enhancement of the Electric Field Radiated by a High Frequency Surface Wave Radar

International audienceEfficiency of high frequency surface wave radars may be improved by inserting a metamaterial in the vicinity of transmitting antennas that will reinforce the propagation of surface waves. This paper deals with the first and second order derivations of the surface impedance boundary conditions (IBC) applied to model such a metamaterial, which is equivalent to a bounded ground with a low negative permittivity. The goal of this paper is to extend an approach previously based on the classical Leontovich IBC which is usually restrained to high permittivity grounds. As shown here, a simplification in the expression of the surface impedance is possible in the case of a planar and homogeneous surface. That allows to have a first order impedance boundary condition substituted for the required second order impedance boundary condition