Des expériences positives de surveillance des mouvements sur Terre via des satellites ont conduit à une nouvelle collaboration de recherche entre DTU et plusieurs entreprises privées et institutions de défense en Scandinavie. Le projet – Bifrost – se concentre sur le développement de satellites intelligents capables d’analyser les données d’image à l’aide de l’intelligence artificielle déjà dans le satellite et ainsi conduire à des systèmes moins coûteux et plus rapides.
Les satellites dotés d’une intelligence artificielle intégrée pour le traitement des images rendront la récupération des données plus rapide et moins coûteuse. Crédit image : ESA.
« L’observation de la Terre depuis l’espace est un domaine en plein essor ces dernières années. Nous éprouvons un grand intérêt pour ce domaine, y compris pour une utilisation dans le domaine de la défense et de la sécurité, où la surveillance et l’affirmation territoriale peuvent être considérablement renforcées grâce aux nouvelles technologies que nous développons. Les systèmes de ce type offrent un grand potentiel pour le Danemark dans une vaste zone comme l’Arctique », déclare Henning Skriver, responsable de DTU Space.
Aujourd’hui, les observations sont faites en récupérant de grands volumes d’images optiques et radar des satellites et en les envoyant sur Terre, où elles sont ensuite traitées et triées. Les images peuvent être utilisées à plusieurs fins, notamment pour détecter les navires illégaux, les violations territoriales, les icebergs à la dérive et les incendies de forêt. Le processus est rendu plus efficace en effectuant le traitement des données à l’aide de l’intelligence artificielle sous la forme d’algorithmes d’apprentissage automatique et d’apprentissage en profondeur dans le satellite.
« En utilisant l’intelligence artificielle dans le traitement d’image du processeur graphique – le GPU – du satellite réel, les données peuvent être traitées rapidement dans l’espace, après quoi seules les données les plus importantes sont envoyées sur Terre. Cela rend le processus à la fois plus rapide et moins coûteux car beaucoup moins d’énergie est utilisée, et les satellites peuvent donc être plus petits », explique Henning Heiselberg, responsable de la sécurité DTU, un centre de recherche interdisciplinaire sur les technologies de sécurité et de défense.
Le satellite rejette les données sans importance
L’intelligence artificielle est formée pour trouver des objets intéressants dans une zone donnée et renvoyer des données à leur sujet vers la Terre. Ici, ils peuvent ensuite être analysés plus en détail. Par exemple pour déterminer s’il s’agit d’un navire naviguant illégalement dans une zone, ou d’un iceberg à la dérive.
« Nous avons testé et formé le système sur des navires, des icebergs et des incendies de forêt sur terre. Et nous avons obtenu de bons résultats, sur lesquels nous nous appuyons maintenant », déclare Henning Heiselberg.
Dans le nouveau projet, les données sont utilisées sous la forme d’images optiques et d’enregistrements multispectraux dans la région infrarouge enregistrés depuis l’espace. Elles sont combinées avec des données provenant, par exemple, d’antennes radio sur Terre. Et ici, l’intelligence artificielle (IA) fonctionne efficacement lorsque des données sans importance doivent être supprimées afin que seules les informations nécessaires restent. Les données des radars dans l’espace et sur Terre peuvent également être utilisées.
Le nouveau projet ajoute une couche à la recherche et au développement actuels de DTU dans le domaine des technologies de défense et de sécurité spatiales.
Les navires illégaux peuvent être identifiés
Le développement des nouveaux satellites s’appuie sur plusieurs années de recherche dans le cadre du projet Dark Ships, dont le but était de développer un système par satellite pour rechercher des navires illégaux ou en détresse dans l’Arctique. La surveillance des navires dans l’Arctique est de plus en plus pertinente, car de plus en plus de zones deviennent navigables en raison du réchauffement climatique, ce qui entraîne une augmentation du trafic maritime.
Le projet Dark Ships était une collaboration entre DTU, la société Gatehouse, les forces armées danoises et le Joint Arctic Command. Le projet visait à développer la surveillance par satellite des navires naviguant sous le radar en désactivant le soi-disant transpondeur AIS. Lorsque le transpondeur est allumé, il émet des données sur le navire, ainsi que sa route et sa position, etc. Tous les grands navires doivent être équipés d’un tel transpondeur conformément à la réglementation maritime internationale.
Il sera généralement éteint sur les navires qui violent le territoire danois et la législation internationale. Il peut s’agir de pêcheurs illégaux, de contrebandiers, de navires militaires et de navires déversant du pétrole ou transportant des cargaisons contenant des armes ou d’autres biens soumis à des sanctions.
Les Dark Ships sont localisés à l’aide d’images optiques et radar prises, par exemple, par les satellites Sentinel de l’ESA ou d’autres satellites dotés d’antennes capables de capter les signaux radio de la Terre.
« Si un navire se cache d’un capteur, mais que nous le captons sur un autre, il s’agira généralement d’un navire suspect qui devra être contrôlé », explique Henning Heiselberg.
Base de données avec 10 000 navires
L’intelligence artificielle (IA) développée au DTU analyse et compare les grands volumes de données provenant de ces sources et trouve des modèles qui pourraient, par exemple, être un navire illégal. De cette manière, le système peut localiser relativement rapidement un iceberg à la dérive ou un navire avec un signal AIS éteint et distinguer les deux l’un de l’autre. Cela réduit le nombre de fausses alarmes, ce qui peut faire économiser, par exemple, au Commandement interarmées de l’Arctique un temps et des ressources précieux.
«Ce sont des technologies clés qui peuvent rendre l’affirmation territoriale et la surveillance sur de longues distances beaucoup plus efficaces. Des systèmes similaires sont utilisés pour cartographier la banquise afin de sécuriser les itinéraires des navires dans l’Arctique et dans le cadre des opérations de sauvetage », explique Henning Heiselberg.
Les chercheurs disposent désormais d’une base de données de plus de 10 000 navires connus et encore plus d’icebergs.
« Nous avons montré que le concept fonctionne. Nous avons développé des algorithmes basés sur l’intelligence artificielle qui peuvent eux-mêmes analyser les grands volumes de données et distinguer les icebergs des navires. Et il y a du potentiel pour découvrir et reconnaître bien d’autres choses intéressantes avec ces types de systèmes », constate le chercheur du DTU.
Les chercheurs ont également découvert que les radars sur les navires et au sol peuvent être trouvés via les données satellitaires. En fait, il s’avère que du bruit, des interférences, peut se former entre les signaux satellite et radar. Sur la base du diagramme d’interférence, la position et le type de radar peuvent être calculés.
Collaboration avec l’industrie
DTU Space possède une longue expertise dans les technologies spatiales de surveillance de la Terre. Ces connaissances sont désormais de plus en plus traduites dans les technologies de défense et de sécurité.
« Nous menons des recherches et développons des technologies, fournissons des conseils scientifiques et formons des ingénieurs dotés des bonnes compétences dans le domaine. Et nous utilisons toutes nos connaissances pour développer la technologie de sécurité dans ces nouveaux projets », déclare Henning Heiselberg.
« Nos activités cadrent parfaitement avec l’intérêt croissant pour le renforcement de la défense du Danemark. En collaboration avec l’industrie, nous pouvons apporter plusieurs outils pratiques à cette fin. »
La source: DTU
