Une défense moderne exige des techniques de brouillage modernes

Le brouillage est une contre-mesure électronique qui consiste à émettre des signaux parasites à des niveaux de puissance et des modulations soigneusement calibrés pour être captés par les récepteurs ennemis. Le but de la manœuvre est de perturber la capacité des récepteurs ciblés à traiter les signaux qui les intéressent et ainsi compliquer l’accès à des informations cruciales pour l’ennemi. Dans cet article, nous allons traiter des dernières technologies de brouillage électronique et évoquer leur importance dans le domaine très évolutif des stratégies de guerre électronique.

Rôle du brouillage dans la guerre électronique

Les communications RF regroupent des technologies diverses et variées, utilisées aussi bien dans des applications militaires liées à la défense que dans des applications gouvernementales, civiles et industrielles, tant sur terre que dans les airs, en mer ou dans l’espace. Dans le contexte plus particulier de la guerre électronique, le brouillage désigne généralement le fait de perturber intentionnellement des radars ennemis et autres technologies de détection et de communication utilisant les ondes radio. Les systèmes radars sont traditionnellement installés sur des navires de guerre, dans des avions, sur des plates-formes terrestres mobiles et dans des installations fixes pour cibler les systèmes des plates-formes d’armes guidées.

Étant donné le grand nombre de systèmes susceptibles d’être brouillés, les opérateurs doivent agir de manière stratégique. Une étape clé de la mise en place d’un brouillage consiste à déterminer si un système de détection ou de communication particulier constitue ou non une menace ou une cible stratégique. La plupart des pays disposent d’agences de régulation des fréquences dont la mission est de segmenter le spectre électromagnétique en bandes de fréquences dédiées à des usages spécifiques. L'analyse de la fréquence des transmissions dans certaines bandes représente une méthode pour identifier les menaces ou les cibles potentielles. Elle peut intégrer d’autres paramètres tels que la durée d’émission, la distribution d’énergie, la modulation et la répétition des transmissions. En fonction des résultats obtenus, de vastes bibliothèques et de nombreux algorithmes sont utilisés pour identifier les émissions et déterminer si elles doivent faire l’objet d’un brouillage.

Une fois qu’un opérateur a décidé de brouiller un signal, le système de brouillage doit être configuré avec les paramètres appropriés. Ces paramètres sont généralement fixés en fonction des émissions de la cible ou de l’identité connue d’un système de radar, de détection ou de communication donné. L’opérateur doit également déterminer le vecteur et la distance de la cible par rapport au système de brouillage. Le système de brouillage peut alors être activé et commencer à émettre des signaux spécialement conçus pour perturber le fonctionnement du récepteur visé.

Évolution du paysage de la guerre électronique

Les premiers systèmes de brouillage dirigeaient des signaux de haute puissance vers les récepteurs sensibles des systèmes de radar et de communication en vue de les saturer et de dégrader le rapport signal sur bruit (SNR). En plus de dégrader le SNR, une forte saturation est aussi capable d’endommager un récepteur. Les méthodes de brouillage actuelles sont plus sophistiquées et peuvent être utilisées en parallèle avec l’usurpation d’identité ou d’autres techniques de guerre électronique pour émettre des signaux aux caractéristiques trompeuses. Une simple opération de brouillage consiste par exemple à émettre des signaux parasites forts à partir d’une source unique, souvent facilement identifiable. Cette méthode peut empêcher un système radar unique d’identifier des cibles, mais les opérateurs ennemis verront rapidement que leur système subit un brouillage.

C’est pourquoi des techniques plus sophistiquées ont été élaborées, comme l’émission d’un signal en parallèle de la réflexion d’une onde radar. Une fois traité, ce signal fait apparaître la cible du radar comme autre chose. Par exemple, dans une situation de confrontation ou déployé en escorte, un avion d’appui embarquant un système de brouillage peut injecter un signal d’usurpation qui fait apparaître l’avion comme une nuée d’oiseaux ou comme un avion d’un autre type. C’est pourquoi le brouillage radar est souvent associé à des techniques de leurre. Cela illustre parfaitement l’évolution des techniques de brouillage qui incluent désormais des possibilités de contre-mesures électroniques plus sophistiquées.

Bien entendu, en réponse à l’évolution des techniques de brouillage, les systèmes de radar et de communication se sont dotés de mécanismes de défense renforcés contre le brouillage. La lutte contre le brouillage est une priorité absolue pour les systèmes de communication et de radionavigation dont les récepteurs sont particulièrement sensibles au brouillage et au déni de signal. Une méthode courante consiste à déployer de nombreux types de radars différents dans une région afin de compliquer la tâche aux systèmes de brouillage qui tentent d’identifier et de cibler chaque menace radar. D’autres méthodes comprennent l’utilisation de radars à faible probabilité de détection (LPD), à faible probabilité d’interception (LPI) et de techniques de communication telles que l’étalement de spectre par saut de fréquence (FHSS) par des systèmes agiles. La majorité des systèmes modernes étant désormais définis par logiciel, les procédés de signalisation peuvent être modifiés à la volée pour contrecarrer les méthodes de brouillage traditionnelles.

De nombreux nouveaux systèmes de radar, de détection et de communication fonctionnent sur des bandes de fréquences extrêmement larges et peuvent même couvrir plusieurs segments du spectre, ce qui rend ces systèmes de plus en plus difficiles à identifier et à neutraliser. De plus, les nouvelles générations de systèmes de détection et de communication à ondes radio utilisent des techniques de radio cognitive exploitant l’apprentissage automatique (machine learning, ML) et l’intelligence artificielle (IA). Ces nouveaux systèmes (ainsi que quelques systèmes mis à niveau) réagissent incroyablement vite et de façon intelligente aux menaces d’interférence et de brouillage et sont en outre capables d’apprendre de leurs expériences.

Un autre changement notable est le recours plus fréquent à des systèmes sans équipage en situation de conflit. Auparavant, il s’agissait avant tout de drones (appelés internationalement aussi RPAS, UAS ou UAV), qui étaient encore des engins d’une taille conséquente et fonctionnaient d’une façon comparable à des avions traditionnels. Aujourd’hui, les systèmes sans équipage se sont diversifiés : robots terrestres, drones, systèmes navals… Ces nouveaux systèmes sans équipage peuvent désormais embarquer des équipements de surveillance sophistiqués en plus des systèmes classiques de communication et de radar. Ils peuvent aussi être utilisés comme éléments constitutifs d’un réseau maillé ou d’un système de relais de communication, lesquels sont essentiels pour assurer la communication sur le terrain des opérations. Désactiver ces systèmes multinœuds distribués constitue aujourd’hui une condition sine qua non pour anéantir les moyens de communication et de détection de l’ennemi.

De nombreux gouvernements développent et testent des systèmes de radar et de communication quantiques, bien que les technologies quantiques soient encore considérées comme spéculatives. Ces technologies utilisent des particules quantiques intriquées pour transmettre instantanément des signaux à (très) grande distance. Étant donné que les systèmes de radar, de communication et de navigation quantiques ne possèdent pas de canal émetteur/récepteur accessible pour intercepter ou injecter des signaux, ils pourraient très bientôt représenter le plus important défi auquel les systèmes de brouillage seront confrontés.

Les dernières technologies de brouillage électronique

C’est une constante dans la course à l’armement : dès qu’une technologie compétitive est développée, c’est le branle-bas de combat pour développer une parade. Il n’en va pas autrement pour les systèmes de brouillage, de radar, de détection et de communication. À mesure que les systèmes de radar et de communication couvraient une plus large bande de fréquences et gagnaient en agilité, les systèmes de brouillage se mettaient au diapason. C’est ainsi que pour tenir en échec les systèmes de radar LPD/LPI, des systèmes de brouillage couvrant une bande de fréquences plus étendue et utilisant des méthodes de détection plus sensibles ont été développés. De même, en réaction aux systèmes de radar, de détection et de communication distribués capables de communiquer entre eux et de se coordonner à l’aide d’algorithmes sophistiqués, des systèmes de brouillage s’appuyant sur les mêmes principes ont été conçus. En s’appuyant sur des radars à antenne active (ou radar AESA), la technologie d’antenne réseau et des systèmes de brouillage sophistiqués capables de détecter et de cibler plusieurs menaces, les plates-formes coordonnées offrent désormais une parade stratégique contre les réseaux modernes de radars et de communication maillés.

Les systèmes de brouillage modernes s’appuient désormais sur des algorithmes plus sophistiqués, le ML et l'IA pour se coordonner et neutraliser les cibles de brouillage. La mise en œuvre de systèmes de capteurs sophistiqués capables de communiquer entre eux associés à des systèmes de brouillage coordonnés augmente considérablement les capacités de détection et d’interception tout en améliorant l’efficacité du brouillage. Les technologies ML/IA intégrées pour traiter les signaux interceptés sont également utilisées pour le brouillage, où elles participent à identifier et catégoriser plus rapidement et plus précisément les signaux générés par le système et à déterminer les procédés de neutralisation les plus efficaces. Dans un monde où les systèmes de communication et les systèmes de brouillage utilisent les technologies combinées de ML et d’IA pour optimiser leurs capacités de détection et de réaction, les grands gagnants seront les systèmes bénéficiant de la meilleure conception adaptative et disposant de la meilleure vitesse de calcul (voir figure 1).

Des armées développent et testent des techniques de ML et d’IA capables d’exécuter de manière autonome bon nombre de ces fonctions, notamment la coordination d’essaims de systèmes robotiques autonomes. Disposer de la capacité de brouiller ce type de systèmes est devenu un besoin vital pour toute armée moderne qui entend être prête à s’engager dans un conflit asymétrique où il est possible de rapidement convertir en armes des robots et des drones sans équipage, peu coûteux, très accessibles et qui peuvent être contrôlés à l’aide de technologies commerciales clés en main.

La lutte contre ces menaces distribuées nécessite des capacités de brouillage et de détection distribuées. C’est pourquoi certaines armées développent des systèmes de brouillage conçus pour être emportés au combat ou déployés sur des systèmes d’assistance robotisés. L’une des raisons d’être de ces dispositifs est de protéger les troupes au sol et les systèmes terrestres mobiles et robotisés contre des drones bon marché qui peuvent être pilotés à distance (ce qui implique une liaison de communication) ou fonctionner de façon autonome, ce qui nécessite un système de guidage exposé aux tentatives de brouillage.

Les systèmes de radar et de communication quantiques relèvent pour le moment encore de la théorie et il en va donc de même des techniques de brouillage et de neutralisation de ces systèmes. Certains radars quantiques devraient être en mesure d’éjecter des particules intriquées qui entreraient alors en collision et se poseraient sur les surfaces visées. Un moyen de saboter de tels radars pourrait être de stimuler les particules avant qu’elles ne soient éjectées à l’aide de signaux perturbateurs. D’autres méthodes plausibles consisteraient à attaquer l’électronique du système de détection ou de communication quantique, et non le canal quantique lui-même.

Conclusion

L’avenir se profile devant nous : à l’âge de la guerre électronique, la généralisation de l’emploi de drones associés à des technologies de ML et d’IA complique considérablement les tentatives de brouillage sur le terrain des opérations. Face à des systèmes de détection et de communication militaires qui évoluent sans cesse, les technologies de brouillage n’ont d’autre choix que d’accélérer le pas pour espérer pouvoir neutraliser des systèmes aussi sophistiqués. Quant aux systèmes de radar et de communication quantiques, il n’est pas encore dit qu’une parade soit possible. L’avenir nous le dira, et on imagine aisément que de nombreuses autorités gouvernementales et militaires sont d’ores et déjà pendues à ses lèvres.

Sources

[1]https://ieeexplore.ieee.org/document/9292960