Livre blanc : Application d’un radar de sécurité terrestre aux systèmes de périmètre

Avantages technologiques du radar et meilleures pratiques pour des performances optimales

Introduction

Depuis la Seconde Guerre mondiale, la technologie de détection et de positionnement RADAR (RAdio Detection And Ranging, radar) a considérablement influencé les conflits militaires dans le monde entier. Introduite pour la première fois aux États-Unis en 1934, cette technologie de détection et de suivi radio, qui utilise des micro-ondes pour déterminer la portée, l’angle et la vitesse des objets, a également évolué indépendamment dans plusieurs pays au milieu des années 30, culminant dans les systèmes radars entièrement intégrés aux navires et aux véhicules terrestres qui ont défini les conflits après la fin de la guerre. Le radar a depuis été utilisé dans un large éventail d’industries en raison de sa capacité à cartographier dynamiquement les mouvements des personnes et des véhicules et à fournir des avertissements précoces sur les intrusions. Ces dernières années, son intégration dans les systèmes de sécurité physique a amélioré la protection des actifs sur les sites d’infrastructure critiques.

Les systèmes de détection d’intrusion périmétrique (Perimeter Intrusion Detection Systems, PIDS) utilisent généralement des solutions se servant de caméras pour surveiller les périmètres ou d’autres zones importantes, mais des conditions environnementales et d’imagerie défavorables peuvent entraver les performances des capteurs de caméra classiques. Le radar répond à ces défis, en détectant les intrus 24 h/24, 7 j/7, même dans des conditions météorologiques difficiles et dans des zones où la lumière est faible ou absente. En intégrant un radar commercial terrestre, comme ceux de la série R FLIR Elara^™ de Teledyne, en tant que capteur essentiel au sein d’un PIDS pour assister les caméras à lumière visible et thermiques, les responsables de la sécurité maximisent la couverture de détection, sont rapidement avertis des menaces et obtiennent des renseignements sur la position de celles-ci pour une solution de sécurité clé en main.

Détails pratiques du radar

Le fonctionnement de base d’un système radar implique la transmission d’un signal électromagnétique à haute fréquence vers l’emplacement d’une cible attendue, puis la mesure du rayonnement de ses réflexions. Ces mesures comprennent le délai entre l’énergie transmise et reçue proportionnellement à la portée et le décalage de fréquence entre la transmission et la réception (respectivement TX et RX) proportionnellement à la vitesse relative, ainsi que l’angle et la vitesse d’angle disponibles à travers les mesures de l’antenne et de la nacelle pour déterminer l’emplacement de corps étrangers.

En d’autres termes, lorsqu’un radar prend une image instantanée de la zone, il apprend l’environnement fixe. Après l’enregistrement de plusieurs balayages, le radar compare l’image la plus récente avec l’environnement fixe et note les différences. Lors de la prochaine rotation, il mesure tout changement dans l’emplacement d’une anomalie, et si la différence répond à un ou plusieurs critères correspondant à un intrus, il génère une alarme.

Lorsqu’il est intégré à un logiciel de gestion sophistiqué, le radar affiche ces données sur une carte dynamique, fournissant des informations en temps réel au personnel de sécurité surveillant le périphérique ; il envoie ensuite des coordonnées aux caméras intégrées et lance une fonctionnalité de suivi automatique (slew-to-cue), en utilisant les caméras pour l’évaluation visuelle des intrus. Cette superposition de capteurs de détection d’intrusion permet la redondance et empêche les fausses alarmes en vérifiant les événements d’intrusion avec deux points de données ; elle donne également la priorité à plusieurs cibles pour fournir aux caméras orientation, inclinaison et zoom (pan-tilt-zoom, PTZ) une logique, comme « suivre l’objet le plus proche » ou « suivre l’objet le plus éloigné », ce qui permet aux opérateurs de se concentrer sur les efforts d’intervention.

Les caméras PTZ, telles que la série PT Triton de FLIR, sont essentielles à la protection du périmètre. Cependant, l’ajout du radar garantit une couverture totale de la zone dans des conditions environnementales difficiles.

Des applications militaires aux applications commerciales

Pendant des années, le radar a été utilisé principalement comme technologie militaire délivrée par le gouvernement pour la surveillance terrestre, le contrôle des missiles, le contrôle des incendies, le contrôle du trafic aérien, l’indication de cibles en mouvement, la détection d’armes et la recherche de véhicules. L’unité gouvernementale et de défense de Teledyne FLIR a développé la gamme Ranger de radars à courte, moyenne et longue portées pour l’industrie de la défense. Cette puissante suite de systèmes radars comprend des dispositifs disposant d’une couverture verticale, d’une faible vitesse de détection minimale et d’algorithmes leur permettant de surveiller une zone jusqu’à quatre fois par seconde, 24 h/24 et 7 j/7, et de détecter et suivre jusqu’à 512 menaces terrestres et aériennes simultanément dans pratiquement n’importe quel climat, de jour comme de nuit. Ces radars robustes et fiables sont construits pour répondre à tout besoin imaginable en matière de surveillance de périmètre de qualité militaire.

L’utilisation du radar s’étant étendue à d’autres applications telles que les applications commerciales, industrielles, de voyage, d’infrastructure civile et d’infrastructure critique, Teledyne FLIR a vu la nécessité d’ajouter une solution rentable et performante à son vaste portefeuille de solutions de sécurité physique.

Ces radars commerciaux offrent aux utilisateurs finaux un avantage stratégique inestimable : un système de taille adaptée conçu pour fournir des performances techniques haut de gamme tout en rendant plus accessible une gamme plus large d’applications commerciales. Les principales différences entre les radars Ranger et série R Elara de FLIR comprennent la couverture, la classification et surtout le fait que les radars de la série R Elara utilisent une fréquence et une puissance de signal inférieures. Cela rationalise le processus d’intégration, ce qui en fait une option attrayante pour les clients construisant des systèmes de surveillance de périmètre civils.

Applications optimales

La technologie radar a fait l’objet d’une attention accrue dans les secteurs commerciaux et de la sécurité, en particulier dans les infrastructures critiques. Pour mieux comprendre à quelles applications un radar est le plus adapté, consultez ces quatre exemples de cas d’utilisation où le radar apporte à la protection du périmètre une valeur ajoutée.

• Sous-stations : Comme rapporté par CIGRE, 88 % des sous-stations subissent au moins un cambriolage par an. Pour les compagnies d’électricité, dont les sous-stations rurales n’ont souvent pas de personnel de sécurité à temps plein sur site, la détection précoce des intrusions est essentielle pour la prévention de la criminalité. Un radar peut détecter un intrus bien avant qu’il n’atteigne la clôture, permettant à un agent de sécurité distant d’examiner rapidement les alarmes, de vérifier les menaces en examinant les séquences vidéo et de contacter la police avant que la situation ne s’aggrave et que l’équipement ne soit saboté.
• Datacenters : Selon le 2020 State of the Data Center Report, 50 % des personnes interrogées ont déclaré que la plus grande préoccupation en matière de sécurité comprenait les « menaces humaines extérieures ». Généralement, les datacenters des grandes entreprises sont composés de plusieurs datacenters construits dans un seul périmètre dans un environnement isolé. L’intégration d’un radar dans un PIDS garantit que toutes les zones critiques sont surveillées afin qu’aucune menace ne passe inaperçue.
• Aéroports : Pour les grands aéroports dont les périmètres s’étendent sur plusieurs kilomètres, les responsables de la sécurité peuvent déployer un radar et bénéficier de l’avantage combiné d’une puissante portée de détection et d’une couverture étendue. Pour les aéroports trop grands pour être surveillés par un être humain ou des caméras ou fonctionnant 24 h/24, 7 j/7, un radar offre un avantage stratégique grâce à sa capacité à surveiller le périmètre et le tarmac à toute heure.
• Établissements pénitentiaires : Un défi clé auquel de nombreuses prisons sont confrontées est la facilité avec laquelle une personne peut s’approcher d’une clôture et lancer des paquets de contrebande dans l’enceinte de la prison. Un radar peut surveiller un périmètre en continu, et informer le personnel de sécurité de toute personne approchant de la clôture pour une réponse en temps réel.

Avantages technologiques

Les radars de sécurité se démocratisant dans divers secteurs, il est important de considérer comment un radar pourrait répondre à vos besoins spécifiques.

Surveillance de zones étendues

Grâce à un champ de vision (CdV) large et à une détection longue portée, le radar fournit une véritable protection de zone étendue et une connaissance de la situation bien au-delà de la clôture. Un radar est conçu pour surveiller de vastes étendues efficacement. Dans les scénarios où plusieurs caméras doivent être installées pour couvrir un Champ de Vue de 90 degrés, l’installation d’un seul radar de sécurité avec des caméras à lumière visible et thermiques pourrait offrir la même couverture avec une portée de détection bien supérieure à celle de n’importe quelle caméra à lumière visible ou thermique utilisée seule. Dans le cas du nouveau radar de série R Elara, le modèle R-290 détecte les véhicules jusqu’à 400 mètres et les personnes jusqu’à 200 mètres de distance, tandis que les modèles R-190 détectent les véhicules jusqu’à 300 mètres et les personnes jusqu’à 125 mètres de distance.

La série R Elara de FLIR montée au-dessus d’une caméra thermique PTZ multispectrale Elara de FLIR. L’unité radar peut détecter les véhicules jusqu’à 400 mètres et les personnes jusqu’à 200 mètres de distance (modèle R-290).

Pour obtenir une surveillance de zone étendue, certains clients de sécurité choisissent d’augmenter le nombre de caméras grand-angle installées sur site. Cette approche comporte son propre lot de défis. Les caméras dotées d’objectifs grand-angle ont une portée nettement inférieure, ce qui réduit les délais d’alarme ultérieurs. En revanche, les caméras à Champ de Vue étroit offrent une meilleure portée de détection, mais offrent moins de couverture. Pour ces raisons, un radar capable de scanner un Champ de Vue complet jusqu’à 10 fois par seconde pour une détection de cible plus rapide constitue une option efficace. Vous réduisez ainsi vos coûts d’infrastructure et les opérateurs de sécurité sont avertis plus tôt de l’approche des menaces.

Un radar est également conçu pour améliorer la précision de détection et surmonter les limites des autres capteurs. Par exemple, la pluie, le brouillard épais, la neige et la fumée peuvent réduire considérablement les performances des caméras, qui fourniront des images à faible contraste diminuant les performances analytiques vidéo. Un radar est quant à lui conçu pour fonctionner dans toutes les conditions météorologiques et n’est pas affecté par les ombres et les réflexions lumineuses qui déclenchent de fausses alertes sur les systèmes basés sur la vision. Lorsque les opérateurs de sécurité déploient un radar pour augmenter la précision de la détection, ils disposent d’informations en temps réel leur permettant de préserver la sécurité de leurs installations, de leurs équipements et de leurs employés.

Suivi de cible

Lorsque des intrus s’approchent d’un périmètre depuis plusieurs directions, une détection tardive ou une perte de contact visuel peut sérieusement limiter la capacité d’un opérateur à intercepter les menaces potentielles avant qu’elles franchissent le périmètre. Un radar est spécialement conçu pour détecter, suivre et cartographier les mouvements des personnes ou des véhicules pour un suivi supérieur des menaces. Il fournit un suivi des cibles continu avec une précision de distance à la cible d’un pour cent. De plus, le temps entre la première détection et l’interception de l’intrus est considérablement réduit par un radar, qui permet une réponse plus rapide et plus efficace. Dans certains cas, un radar peut détecter une personne par un jour brumeux jusqu’à 60 secondes plus tôt qu’une caméra thermique.

Un système PIDS s’appuyant uniquement sur des caméras PTZ pour le suivi des cibles nécessite souvent plusieurs transferts pour suivre efficacement une cible sur une grande zone. Cependant, la capacité d’un radar à géolocaliser un intrus avec une précision extrême améliore la capacité de réponse de l’ensemble du PIDS. Le radar indique à chaque caméra PTZ intégrée exactement où viser, ce qui garantit moins de transferts d’un capteur de suivi de cibles à un autre et élimine le risque de perdre la cible de vue. Lors de l’utilisation d’un radar comme ceux de la série R Elara, les gestionnaires de sécurité peuvent suivre 32 cibles simultanément et afficher une carte d’observation avec des zones de masquage superposées, des zones d’alarme, des cibles, la portée et des pistes cibles pour une connaissance étendue de la situation. Les utilisateurs finaux qui recoupent les CdV de plusieurs radars bénéficient d’une couverture ininterrompue. L’utilisation d’un système intelligent CHIRP à GPS horodaté garantit que les radars de série R Elara n’interfèrent pas les uns avec les autres. La fonction de consolidation de cible permet d’éliminer la confusion et les alarmes multiples indésirables, en affichant un objet détecté par plusieurs faisceaux radar se chevauchant comme une seule cible.

Redondance

L’intégration d’un radar avec plusieurs caméras PTZ permet de créer une solution à l’épreuve des pannes. Par exemple, si une caméra perd une cible en raison d’une obstruction visuelle ou d’interférences causées par une faible luminosité, de mauvaises conditions météorologiques, une lumière naturelle aveuglante, des ombres ou des reflets lumineux, le radar continue à suivre l’intrus et à fournir sa géolocalisation aux autres caméras PTZ. En d’autres termes, en intégrant un radar à votre PIDS, celui-ci est beaucoup moins susceptible de perdre la localisation de la cible.

Considérations relatives à l’emplacement et à l’installation

Au moment de l’installation, la hauteur, l’emplacement et l’inclinaison d’un radar peuvent avoir un impact important sur son efficacité au sein d’un PIDS. Il est important que les intégrateurs système et les utilisateurs finaux soient conscients des meilleures pratiques d’installation pour optimiser les performances de leur radar. Pour obtenir une localisation précise et persistante de plusieurs menaces à des portées optimales dans toutes les conditions météorologiques et de luminosité, il faut comptabiliser chaque scénario pouvant limiter à la fois les capteurs des caméras et les systèmes radars. Voici quelques pièges à éviter au moment de l’installation ainsi que les stratégies de déploiement à adopter :

Fouillis radar

Le terme « fouillis radar » fait référence à des échos ou réflexions non importants pour la fonction d’un radar qui affectent sa sensibilité et ses performances. Les exemples comprennent les objets métalliques de grande taille ou se trouvant à proximité, tels que les camions, les bâtiments et les clôtures en grillage. Les arbres et les broussailles peuvent également absorber l’énergie radar, diminuant sa portée et son efficacité.

Le bruit peut également présenter un problème potentiel. Le signal total en concurrence avec le retour cible (soit électronique, soit dû aux conditions environnementales externes ou les deux) constitue du fouillis et du bruit. Le rapport signal/bruit compare ensuite le niveau du signal souhaité au niveau de bruit de fond, de sorte qu’un rapport supérieur à 1:1 (supérieur à 0 dB) indique plus de signal que de bruit. L’installation d’un radar dans un endroit où ce rapport garantit plus de signal que de bruit est le principe fondamental de cette meilleure pratique.

Un emplacement d’installation optimal pour tout système radar est basé sur la ligne de visée vers la zone sous surveillance. La ligne de visée d’un radar peut être obstruée par la présence de bâtiments, de camions, d’avions ou d’autres grands objets métalliques ; les zones découvertes en raison des élévations du sol ; les arbres et les broussailles, qui, dans certains cas, sont considérés comme un facteur saisonnier ; et la hauteur et la densité de l’herbe. Ainsi, la solution à ces problèmes implique des stratégies d’installation prenant en compte chaque circonstance. Pour des recommandations spécifiques, consultez votre représentant commercial Teledyne FLIR local. Leur équipe d’ingénieurs avant-vente fournit une assistance dans l’étude du site et la conception du site pour s’assurer que votre système fonctionne correctement lorsqu’il est mis en service.

Zones avec ondulation

Une différence dans l’élévation du sol est l’un des pièges les plus fréquents auxquels les radars sont confrontés. Que le sol soit ondulé, incliné ou inégal, il n’est pas garanti que le faisceau du radar couvrira toute la superficie de cette zone, même si son faisceau traverse celle-ci. Une combinaison stratégique de hauteur, d’inclinaison et de superposition de radar peut atténuer ces conditions en minimisant tout effet de fouillis au sol et en couvrant les angles morts sous le radar.

Placer un radar trop haut, par exemple, détectera les cibles hautes, mais laissera la zone la plus proche du sol sans surveillance. Incliner un radar de manière incorrecte réduira également sa sensibilité en créant une interférence de retour à la terre, car le faisceau rebondit au sol. Ainsi, la hauteur et l’inclinaison parfaites prennent en compte la pente de la zone couverte ainsi que la hauteur et l’emplacement de la zone de détection souhaitée.

Intégration des radars

Une autre stratégie importante pour ne laisser aucune zone sans surveillance implique une approche multicouche, dans laquelle plusieurs faisceaux radars se chevauchent en utilisant des hauteurs différentes, ou des inclinaisons différentes si nécessaire, afin de fournir à un système de gestion vidéo (video management system, VMS) une variété de données de capteur couvrant toute la superficie d’une zone. Planifier une installation combinant un radar à angle bas rasant avec, par exemple, un radar installé plus haut ou incliné vers le haut permet une couverture maximale de la même zone. Les intégrateurs système peuvent également spécifier la hauteur d’un radar pour maximiser la détection de différents types d’intrus. La hauteur recommandée pour les applications de sécurité est de trois à cinq mètres, ce qui permet de réduire le risque d’obstruction et donc de profiter d’une plus longue portée, tout en réduisant le niveau de fouillis.

Compatibilité VMS

Enfin, lorsqu’il s’agit de déployer un radar dans des installations de sécurité, il est essentiel de choisir un radar qui s’intègre à votre VMS de choix pour une facilité d’utilisation et un contrôle total. Sans l’intégration appropriée, les opérateurs de sécurité ne seront pas en mesure d’accéder à tous les avantages du radar, comme la cartographie dynamique simultanée des cibles, ou d’en tirer parti. Le suivi de cibles logique, le transfert, la couverture par chevauchement via le mode Fusion et la visualisation des données nécessitent un radar fonctionnant de concert avec son composant VMS.

Éléments clés

Grâce à des performances fiables dans toutes les conditions météorologiques, un suivi simultané de plusieurs cibles et une capacité de géolocalisation, les radars de sécurité terrestres ajoutent une couche critique de détection d’intrusion aux systèmes de périmètre. Les radars associés à des caméras PTZ peuvent activer des alarmes et guider ces caméras pour un suivi de la cible simplifié, une vérification visuelle des menaces et un temps de réaction réduit. En mettant en œuvre les meilleures pratiques d’installation, un radar fournira des résultats cohérents et nécessitera une maintenance minimale, pour un retour sur investissement optimal.