Maîtrise de la CEM des drones

Objectif principal :

A l’issue de cette formation, le stagiaire sera capable de concevoir et intégrer des modules électroniques dans l’engin, en tenant compte des couplages et en limitant les effets des différentes sources, y compris les interférences radio et les brouillage fortuits ou hostiles.

Objectif pédagogique :

Le but de cette formation est de :
Savoir évaluer l’environnement CEM interne et externe à l’engin
Maitriser une méthode pour une conception optimisée intégrant la CEM
Savoir identifier les risques CEM en fonction de la source de perturbation externe ou interne
Savoir choisir les solutions de blindage, neutralisation et filtrage CEM à prévoir
Connaitre la réglementation et/ou cahier des charges en vigueur pour un drone

1. Introduction
• Bref rappel de fondamentaux CEM
• Définition des risques et contraintes des drones
• Que dit la réglementation sur les drones ?
• Prise en compte des techniques anti-drone (Counter-UAV)
• Exemple de budget US C-UAV

2. Vulnérabilité
• Distinction Susceptibilité/ Immunité
• Discrétion (indétectabilité, non-compromission)
• Stratégie d’analyse CEM en début de conception
• Bilan préalable PERTURBATEURS –> COUPLAGE –> VICTIME
• Identifier les caractéristiques des principaux perturbateurs
• Type de fonctionnement : analogique, numérique, permanent, occasionnel.
• Niveau maximum du signal en sortie
• Bande Passante (ou temps de montée minimum)
• Les principaux éléments vulnérables
• Type de fonctionnement (analogique, numérique, permanent, occasionnel…)
• Niveau minimum détection (« seuil discernable ») en entrée de signal

3. Exemples de victimes types
• Éléments de navigation (récept. GPS, Galileo, Glonass, centrale gyro/inertielle, boussole, altimètre)
• Autopilotage n’utilisant pas de signaux extérieurs : capteurs inertiels, accéléromètres
• Capteurs d’assiette, de vitesse, de rotation des moteurs
• Capteurs de 0° et état de charge batterie
• Étage d’entrée RF des signaux de télépilotage
• Identification ami/ennemi ? (IFF contrôlé par AI)
• Capteurs de références externes : champ magnétique terrestre, constellations de satellites, altimètre, baromètre…

4. Vérification Basique, Auto-Compatibilité
• CEM interne préalable à toute analyse CEM générale
• MATRICE D’INTERACTION Perturbateurs –> Victimes (Internes)
• Fléchage d’incompatibilités possibles

5. Analyse Complète CEM extra-système vis-à-vis de menaces externes
• EXIGENCES D’IMMUNITÉ MAJEURES
• Immunité aux champs forts HIRF ou pulsés (Hi-Power Ultra Wide Band)
• Risque de susceptibilité conduite, en recharge directe ou induction (wireless)
• Enveloppe des plus fortes MENACES, BF ——- > 10GHz
• Forte impulsion non répétitive: DES, Foudre Indirecte ( non-prise en compte de l’impact direct)
• INDICE de SUSCEPTIBILITÉ des victimes = B-Passante / Seuil détection
• Fléchage des victimes à + forte susceptibilité
• Calculs simples de susceptibilité en champs forts
• Hypothèse couplages pires cas : Polarisation la + défavorable, réjection minimale hors-bande…
• Avant ajout de tout remède, Bilan en l’état : OK / NOK
• Pour chaque NOK : durcissements nécessaires : ∆ dB / plage de fréquence ?

6. Validation d’immunité en configuration vol réel
• Comportement en cas de défaillance
• «Retour maison» en autopiloté ?
• Arrêt moteur et parachute ?
• Autodestruction (détection « homme mort ») ?.
• Prise en compte : présence simultanée de perturbateurs internes avec une menace externe
• Effets induits d’une DES ou Foudre indirecte durant le vol
• Cas d’emport de charge critique

7. Analyse CEM extra-système, Émissions rayonnées
• Emissions rayonnées
• Contrainte légale ou contractuelle
• Causes des fréquents rejets aux essais d’émission EMI
• Discrétion (Tempest), décodage pirate du télépilotage
• Analyse simple de l’émission RF rayonnée des principaux perturbateurs
• Spectres pire-cas des signaux rapides
• Spectre des champs rayonnés (dBµV/m) par cartes, câbles, moteurs de rotor, gros modules CI
• Calculs par modèles simples, maximalistes
• Pour chaque famille de signaux, noter dépassement ∆dB, NOK vis-à-vis de la norme

8. Compilation des besoins en Durcissement, Susceptibilité & Émission
• Enveloppe /cumul des + forts besoins Susceptibilité & Emission
• Feuille de route pour l’amélioration à la conception
• Introduction aux filtres HF passifs
• Maitrise des Bandes passantes
• Réjections du Mode Commun
• Blindages : dernier ressort, si aucune autre solution
• Filtrage de tous conducteurs entrants ou sortants
• Intégration sur PCB
• Évitement des effets parasites : selfs de connexions, diaphonies de contournement…
• Mini-blindages zonés sur PCB. Possibilités/limites des plastiques conducteurs
• Câbles blindés miniature
• Utilisation des structures et carénages en composites chargés, aidant à un blindage global

9. Validation en cours de conception
• Retour d’expérience de consultants lors des essais d’une première recette
• Essais en équivalents conduits sur maquette ou prototype représentatif
• Recherche de susceptibilité hors-bande, par injection sur entrées critiques
• Seuils susceptibilité par injection de courant sur les torons (BCI)
• Mesure d’émission à la pince des courants des torons

10. Revue des exigences, Montages d’essai et limites (Mil ou Civil)
• Tests existants applicables
• Personnalisations propres aux drones
• Prise en compte de la « cyber-vulnérabilité »
• Détecteur d’intrusion, d’attaque RF d’un téléguidage
• Vérifier qu’un détecteur « hard » ajouté n’est pas lui-même perturbable
• Critères d’acceptation / rejet
• Montages de test (set-up) spécifiques

11. Conclusion
Synthèse générale
Livres, revues ou sites internet

Ingénieurs / techniciens en charge du développement de systèmes électroniques d’engins sans pilote
Ingénieurs et techniciens en charge de la mise en œuvre de l'assemblage
Ingénieurs et techniciens travaillant à la définition, la conception ou les essais de drones, y compris en environnement hostile.

Connaissances de base en électricité
Aucune connaissance préalable en CEM

Action de formation :
• Support de cours
• Exercices pratiques
• Démonstrations pratiques si possible et effectuées par l’instructeur
Evaluation des acquis :
• QCM en fin de session

Formation d’adaptation et de développement des compétences dispensée en présentiel
Programme adaptable en durée et contenu en intra entreprise
Attestation de fin de formation

Formateur et consultant terrain de plus de 20 ans d’expérience