Verrouillage de pixels autonome pour drones FPV

Guide des terminaux évolutif vers une architecture d’engagement adaptative et résiliente

Les logiciels intégrés et le silicium haute performance répondent aux exigences actuelles en matière de reconnaissance automatisée de cibles (ATR), de suivi et de prise d’origine dans les applications de défense telles que les missiles intelligents, les drones et les munitions errantes.

Pour maintenir la réussite, en particulier dans les théâtres contestés, les systèmes doivent tirer parti du guidage des terminaux basé sur le verrouillage des pixels. Cette capacité a émergé comme une caractéristique essentielle dans les systèmes d’aéronefs sans équipe (UAS) contemporains, en particulier ceux destinés aux profils de mission à première personne (FPV) et attritables tels que décrits dans le programme de dominance des drones du Département de la guerre des États-Unis, qui prévoit d’acheter plus de 300 000 drones pouvant produire des effets mortels dans les environnements de champ de bataille les plus difficiles.[1]

Figure 1. Drone d’attaque FPV notionnel

De nombreux systèmes traditionnels sont généralement optimisés pour la tâche de faible portée consistant à guider visuellement une plate-forme vers une cible sélectionnée pendant la phase finale du vol. Dans des conditions contrôlées et à des plages d’engagement courtes, ces approches de « verrouillage et de vol » peuvent être efficaces. Cependant, les taux de réussite limités signalés lors de la guerre d’Ukraine en raison de la guerre électronique (EW) et d’une erreur humaine dans les dernières secondes, des environnements opérationnels modernes et des exigences de performance mises à jour exposent de plus en plus les limites du contrôle pilote continu et du guidage uniquement terminal.

Les missions se caractérisent désormais par une géométrie en évolution rapide, une observabilité partielle, des règles d’engagement évolutives et des conditions contestées qui nécessitent une adaptation en temps réel. Un cadre d’autonomie offre une architecture alternative : au lieu de traiter le verrouillage des pixels comme une capacité terminale isolée, l’engagement visuel est intégré dans une pile d’autonomie au niveau de la mission responsable de la perception, de la prise de décision et du contrôle des véhicules tout au long du cycle de vie de la mission. Dans cette construction, le verrouillage des pixels sert l’intention de la mission plutôt que de définir le système. Du point de vue du coût par effet, une probabilité de frappe nettement plus élevée que des alternatives moins fiables, en particulier celles qui échouent dans les environnements contestés, peut fournir une valeur substantielle.
[1]https://dronedominance.mil/leaderboard.html ?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=newsletter_axiosfutureofdefense&stream=top

Du guidage du terminal à la logique de supervision : Verrouillage de pixels autonome de mission

Les systèmes traditionnels de verrouillage des pixels présentent généralement un comportement binaire : une fois qu’une cible est sélectionnée et verrouillée, le véhicule s’engage à une solution de guidage direct jusqu’à l’impact ou la perte de piste. Cette architecture offre une capacité limitée de réévaluer la validité de l’engagement ou de se remettre des conditions dégradées.
Figure 2. Diagramme de l’état d’autonomie montrant les comportements d’engagement, de replanification et d’attaque

La phase suivante ajoute une couche logique de mission de supervision qui évalue en continu la géométrie de l’engagement, la confiance en suivi, l’état de navigation et les contraintes opérationnelles. Avec « Mission-Autonomous Pixel‐Lock », lorsque les critères d’engagement ne sont plus satisfaits, le système peut se déformer ou s’interrompre de manière autonome. Il est important de noter que les comportements d’abandon n’impliquent pas la résiliation globale de la mission ; au lieu de cela, le système prend en charge le repositionnement autonome, les modèles de maintien, la coordination du temps sur cible ou le rendez-vous d’intelligence, de surveillance et de reconnaissance (ISR) avant l’engagement de suivi.

Tableau 1. Comparaison des systèmes de verrouillage de pixels autonomes au niveau des terminaux et des missions

Évolutivité architecturale et concept opérationnel double mode

La plupart des systèmes existants intègrent des capacités d’IA sur des plateformes FPV pilotées manuellement, limitant l’évolutivité à mesure que les exigences d’autonomie changent. Mission-Autonomous Pixel Lock présente un départ en présentant une architecture d’autonomie de bout en bout dès le début, englobant la navigation, l’exécution de la mission, l’engagement du terminal et les comportements de récupération dans un cadre unique et unifié.
Une telle progression transparente de l’humain dans la boucle à l’humain dans la boucle et des opérations entièrement autonomes peut être obtenue grâce à la configuration logicielle, évitant ainsi une refonte matérielle coûteuse et potentiellement chronophage. Ce niveau amélioré d’évolutivité définie par logiciel s’aligne sur les initiatives d’autonomie progressive, y compris les programmes où les exigences précoces mettent l’accent sur l’engagement assisté et les phases ultérieures nécessitent une exécution et une résilience autonomes de la mission.

Mission-Autonomous Pixel Lock peut également prendre en charge les opérations de transfert FPV assistées et les missions entièrement autonomes à l’aide d’une base matérielle commune. Le traitement de la vision partagée, les boucles de contrôle et la logique de mission réduisent la charge de formation et la complexité logistique tout en permettant une flexibilité entre les profils de mission. De plus, une conception bimode permet à une seule plateforme de prendre en charge à la fois les missions attritables à faible coût et les opérations autonomes avancées qui sont le plus souvent anticipées dans les phases ultérieures du programme.

Suivi permanent de la cible via la ré-identification (ReID)

Les performances de guidage des terminaux sont fortement influencées par la robustesse de la méthodologie de suivi sous-jacente. Les approches conventionnelles basées sur le contraste ou la correspondance de modèles sont vulnérables à l’occlusion et à la variation du point de vue.

Des techniques ReID avancées peuvent être déployées pour maintenir une identité de cible persistante dans le temps, l’occlusion et la géométrie changeante. Un concept de « push-to-learn », actuellement en développement, permettra aux opérateurs de désigner une cible à la volée pendant que ReID apprend la cible, permettant un suivi persistant. En fusionnant les fonctionnalités de détection de texture, géométrique et thermique, un système amélioré permettra une réacquisition fiable de la cible et une discrimination sélective des points de visée, ce qui permettra une prise de décision finale plus efficace.

Figure 3. Séquence de photos tarifées - Continuité de suivi par occlusion basée sur ReID

Optimisation du coût par effet : Un avantage stratégique

Bien que les modules de verrouillage des pixels de base à faible coût soient entrés sur le marché à des prix inférieurs ou égaux à 100 $, ils reposent généralement sur un suivi de base basé sur le contraste qui est facilement perturbé par des occlusions, un encombrement ou des manœuvres de cible agressives. En revanche, Mission-Autonomous Pixel-Lock exploite les mêmes performances de calcul élevées que celles utilisées pour une suite complète de mission-autonomie, exécutée sur des plateformes telles que Qualcomm QCS8550 et NVIDIA Orin NX.

L’exécution d’une pile complète de reconnaissance automatisée des cibles (ATR) avec réidentification (ReID) sur du silicium haute performance de Qualcomm et NVIDIA permet une précision en phase terminale que les solutions de bas de gamme n’atteignent pas. Cette base matérielle permet au système de réacquérir des cibles de manière fiable après une occlusion complète ou une perte de signal, augmentant ainsi les taux de réussite de la mission. En fin de compte, Mission-Autonomous Pixel-Lock améliore les résultats car il est optimisé pour le coût par effet : en offrant une probabilité de frappe nettement plus élevée, le système peut être plus efficace que les générations précédentes de missiles intelligents, de drones et de munitions rôdeuses.

Une nouvelle ère d’exécution de mission d’UAS

L’avantage opérationnel dans les environnements contestés est de plus en plus dérivé de l’adaptabilité et de la vitesse de décision plutôt que de la seule performance du terminal. En intégrant une logique de mission adaptative, un suivi persistant et une autonomie évolutive, Mission-Autonomous Pixel-Lock déplace l’avantage du contrôle centré sur l’opérateur à la prise de décision au niveau du système. Cette approche permet de réduire la charge de travail de l’opérateur, d’améliorer l’efficacité de la mission, d’optimiser le coût par effet et de maintenir la pertinence opérationnelle à mesure que les exigences en matière d’autonomie évoluent.

Figure 4. Verrouillage automatique des pixels de mission opérationnel – Commande et contrôle – Interface

Ce n’est un secret pour personne que les petits systèmes sans pilote sont essentiels à la réussite militaire au théâtre, comme l’ont prouvé les récents conflits dans le monde entier. Ici, Mission-Autonomous Pixel-Lock permet aux systèmes d’armes guidées d’effectuer une exécution de mission plus efficace grâce à une supervision intelligente au sein d’une seule plateforme d’autonomie en boucle fermée. Il transforme le verrouillage des pixels d’une aide au guidage terminal en une véritable capacité d’autonomie au niveau de la mission, offrant un chemin transparent de l’engagement assisté de la cible à l’autonomie complète.

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