SISMARIS Système d Information et de Surveillance MARtime pour l identification des comportements Suspects

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1 SISMARIS Système d Information et de Surveillance MARtime pour l identification des comportements Suspects MICHEL MOREL & STÉPHANE CLAISSE DCNS Division Systèmes d Informations et de Surveillance, Rond Point des Artilleurs de Marine, BP 403, Toulon - France Tel : Michel.morel@dcnsgroup.com Article Les systèmes actuels les plus avancés de surveillance des approches maritimes, comme par exemple, SPATIONAV (en France), SIVE (en Espagne), METAV (en Finlande) ou ICSS (en Israël) permettent de réaliser des tenues de situation simples du trafic maritime dans les eaux nationales, zone limitée à 20 milles nautiques (horizon électromagnétique). Ces systèmes consistent à visualiser sur les écrans de surveillance des opérateurs les pistes des navires dans la zone surveillée par un réseau de radars conventionnels (sémaphores) déployés le long des côtes. Un historique de 72 heures est conservé en cas de besoin d analyse a posteriori d une situation révélée comme un événement maritime. Ces systèmes «réseau de mono capteur» (radar conventionnel) commencent à intégrer les informations AIS (Automatic Identification System) pour une tenue de situation plus exhaustive du trafic maritime avec les navires dits coopératifs. Les opérateurs de ces systèmes ont également la possibilité de consulter séparément quelques bases de données disponibles en ligne comme Trafic2000 sur les navires. Le projet SISMARIS (Système d Information et de Surveillance MARitime pour l Identification des comportements Suspects), financée par le FUI (Fonds Unique Interministériel) et labellisé par le Pôle MER PACA, apportera aux systèmes existants les plus avancés, qui sont limités à la surveillance des eaux territoriales (12 milles nautiques) et basés sur des réseaux de radars conventionnels déployés le long des côtes, des nouvelles capacités techniques pour : Déployer une plate-forme côtière de capteurs comme un réseau de stations AIS, un radar conventionnel, un radar HF longue portée (200nm) et un radar FM pour détecter les petites embarcations. Réaliser une tenue de situation exhaustive du trafic maritime de tout type de navires coopératifs et non coopératifs. Tenue de situation qui est étendue à la zone économique exclusive des 200 milles nautiques. Renseigner cette tenue de situation avec des informations sur les activités des navires, les conditions de navigation, des informations géographiques, des éléments réglementaires et des renseignements sur d éventuelles préparations d actes criminels ou illicites. Détecter automatiquement des événements anormaux dans les navigations des navires et les activités menées. Analyser des comportements suspects pour identifier des menaces associées et informer au plus tôt les autorités décisionnelles pour en limiter les risques. SISMARIS utilise, en complément des radars côtiers des systèmes actuels, de nouveaux prototypes de capteurs avancés comme le radar haute fréquence à onde de surface (HFSWR) pour la détection longue portée (200 nm), le radar à modulation de fréquence à onde continue

2 (FMCWR) pour détecter les petites embarcations à faible signature (quelques mètres de longueur), mais également un réseau de station AIS (Automatic Identification System) pour collecter les messages AIS transmis par les transpondeurs qui équipent de plus en plus de navires (cargos, yachts, bateaux de pêche et de loisir). Cette plate-forme multi-capteurs permet d acquérir une grande variété de données sur les paramètres cinématiques des navires naviguant sur une zone maritime étendue, données qui vont être combinées / fusionnées pour «pister» ces navires et obtenir une tenue de situation exhaustive, permanente et tout temps du trafic maritime. Les informations disponibles dans de nombreuses bases comme le Lloyds Register, t2tanker, trafic2000, e-ship.net, ICCAT, les bases de données des compagnies de navigation, les contenus des messages AIS, etc., permettent alors d enrichir la tenue de situation (position, vitesse et cap des navires) par des renseignements complémentaires importants sur les navires : activités, pavillons, destinations, cargaisons, certifications, etc. Enrichissements auxquels on peut ajouter des informations sur les conditions de navigation (état de la mer, courant de surface, etc.), la météorologie, la géographie (bathymétrie, parc marin, zone réglementée, épaves, etc.) et sur la réglementation (circulation, approches, etc.). L ensemble de ces données et informations, une fois corrélées, permet à des moteurs d inférences et de règles de détecter des événements anormaux dans les pistes des navires (par exemple, un arrêt en haute mer, un abordage, un changement de cap dans un rail de navigation, etc.) ainsi que dans les activités (une destination différente du message AIS, une cargaison dangereuse non déclarée, un pavillon suspect, un navire de pêche ayant réalisé son quota et positionné dans une zone de pêche, etc.). L analyse de l historique et le suivi dans le temps des navires impliqués dans des événements anormaux, permettent de détecter des comportements suspects et d identifier d éventuelles menaces au plus tôt comme un acte criminel (trafic de drogue, immigration clandestine, piraterie, contrebande, etc.), une activité illicite (pêche non régulée et non réglementée, déchargement de déchets en mer, pollution par des matières dangereuses, etc.), une attaque terroriste et des violations aux réglementations en vigueur. Pour suivre, analyser et identifier, des outils et des modèles de connaissance sont intégrés dans des interfaces homme machine de nouvelle génération (table tactile multi utilisateurs, interactive, etc.) conçues pour permettre aux experts, dans un processus coopératif, de conduire des enquêtes et rapporter périodiquement aux autorités décisionnelles des évolutions du comportement suspect et de la nature des menaces associées. L ensemble de ces capacités techniques intégrées dans le système SISMARIS répond aux nouvelles exigences des opérationnels qui sont exprimées dans des rapports nationaux (comme Poséidon ; une ambition maritime pour la France), européens (comme le Livre Vert ; vers une politique maritime de l Union, une vision européenne des océans et des mers) et internationaux (comme les nombreuses recommandations de l Organisation Maritime Internationale). L innovation du système SISMARIS est de réaliser le prototype d une solution globale intégrée de nouvelle génération pour la surveillance maritime et pour une industrialisation en Innovation système qui est doublée d innovations dans les capacités techniques que SISMARIS propose en terme de capteurs (avec notamment plusieurs nouveaux prototypes), de tenue de situation renseignée du trafic maritime, d algorithmes de détection d événements anormaux et d outils / moyens / procédures pour identifier les menaces. Ainsi SISMARIS vise à poser les bases de la génération future des systèmes de surveillance maritime «élargie» dits de bout en bout en incluant :

3 Une plate-forme multi-capteurs composée des toutes dernières technologies de capteurs, comme le radar haute fréquence à onde de surface (HFSWR) de longue portée (200 nm), le radar à modulation de fréquence (FMCWR) pour détecter les petites embarcations avec une faible signature, les composants hyperfréquences pour réaliser des radars cohérents Doppler et l utilisation de transpondeur AIS par de nombreux navires (cargo, yachts privés et bateaux de loisirs), pour assurer le pistage de tous types de navires. Des algorithmes basés sur des moteurs d inférences et de règles multi critères. Ces versions utiliseront également une tenue de situation du trafic obtenue par corrélation de l ensemble des données de positionnement des navires qui sont acquises par des capteurs complémentaires (plate forme précédente) auxquelles sont corrélés des informations disponible en ligne de sources externes et des renseignements. Des capacités techniques collaboratives pour permettre à un groupe d experts d analyser un comportement suspect de navire et d identifier au plus tôt la menace associée (sinistre, activité criminelle ou illicite, acte terroriste, pollution, etc.) et d informer les autorités pour qu elles décident au plus tôt des actions à entreprendre afin d en limiter les risques. Mots clés Tenue de situation renseignée du trafic maritime, détection de comportement anormal de navire & identification de la menace. 1. Introduction Pour répondre aux besoins exprimés, le schéma ci-après donne l architecture technique d une solution qui permet de traiter les données des capteurs et les informations sur les activités navires jusqu à l identification des menaces (pollution, acte criminel, immigration clandestine, pêche illégale, terrorisme, etc.) associées à la détection de comportements anormaux de navires. 2. Capteurs Figure 1. Architecture de la solution SisMaris Deux sites côtiers permettront de déployer les capteurs afin que le démonstrateur SisMaris collecte, en temps réel, des données sur les positions des navires et ainsi générer une tenue de situation. Ces deux sites sont :

4 Celui du SESDA à Saint Mandrier où sera installé une radar FMCW (Rockwell Collins), un radar conventionnel Poseidon & un radar de navigation Triton (Pegase Systems), une station AIS (Automatic Identification System) et une antenne satellite de télécommunication. Celui de l île du Levant où sera installé un radar HFSW (Onera) et une station AIS. En complément de ces capteurs fournis par les partenaires du projet, le démonstrateur sera connecté au réseau «Marine Traffic» de stations AIS réparties sur le pourtour du basin Méditerranéen. Les figures ci-dessous donnent des photographies des capteurs utilisés dans le projet SisMaris. Figure 2. Radars Triton (avec interface de commande / contrôle) et Poseidon (Pegase System) Figure 3. Radars FMCW (Frequency Modulation Continus Wave ; Rockwell Collins) avec sa couverture géographique depuis le site se Saint Mandrier, ainsi que le premier essai du radar par mer formée pour la détection de «fast boat»

5 Figure 4. Radar HFSW (High Frequency Surface Wave; Onera) avec sa couverture géographique depuis le site de l île du Levant et les «pistes» des navires qui ont été détectés à partir d une 3. Tenue de situation expérimentation menée dans le Golfe de Gascogne. Pour réaliser la tenue de situation, les données des capteurs sont acquises en temps réelles et fusionnées pour générer les «pistes» des navires observés dans la zone couverte. La fusion des données (plots des radars et pistes AIS) est optimalisée afin d éliminer les fausses pistes et de maintenir une tenue de situation stable et fiable. Dans SisMaris la tenue de situation est réalisée par Chrisar. 4. Tenue de situation renseignée Les pistes de la tenue de situation sont renseignées avec des informations sur les activités des navires (contenu dans les messages AIS, la base Lloyds Register, Traffic 2000, etc.), des photographies des navires (par exemple ; dans e-spoting & autres), des information sur les conditions de navigation (hauteur et direction de la houle, vitesse et direction des vents de surface, température de surface, etc.), des données géographiques (les zones de pêches, les parcs marins protégés, les approches portuaires, les DST, etc.), les listes des bateaux ayant eu des détentions par le passés ou qui sont bannis (MoU de Paris et Tokyo), et des renseignements confidentiels propre aux organismes. Dans Sismaris la tenue de situation renseignée est réalisée par DCNS et Sopra Group. Les données et informations utilisées sont archivées dans des bases qui ont été réalisées et seront maintenues en ligne par SOFRESUD. 4. Détection de comportement anormal A partir de règle combinant des conditions sur les information contenues dans la tenue de situation renseignée, des comportement «dits» anormaux de navires peuvent être vérifiés et une alerte automatiquement visualisée pour permettre à un opérateur de mener une analyse.

6 Les conditions sont des questions sur des valeurs des paramètres dans la tenue de situation renseignée, par exemple, est ce que le navire a une vitesse supérieure à 25 nœuds, est ce que le navire est un caboteur, est ce que le navire est à l arrêt, est ce que le navire a été en détention, etc. La combinaison de ces conditions permet de disposer de règles qui permettent de lever des alertes quand des navires vérifient ces conditions dans la tenue de situation renseignée. Par exemples : Navire avec une vitesse supérieure à 20 nœuds et qui est dans une zone réglementée à 10 nœuds. Navire caboteur ayant un pavillon de complaisance qui s arrête moins de 30 minutes à 10 miles de la côte, de nuit et avec un force (beaufort) inférieure à 2. Comme la tenue de situation renseignée corrèle pour un navire plus de 100 paramètres (3 paramètres pour la position, 3 paramètres pour la vitesse et plus de 94 autres information, voir la section 3), de très nombreuse règles peuvent être configurées par un administrateur et ainsi faire du ciblage (par exemple, suivre automatiquement un navire avec une cargaison dangereuse) ou «traquer» des événements suspects (par exemples, un abordage en haute mer, un navire proche d une pollution orpheline, etc.). Figure 5. Tenue de situation renseignée avec alertes sur les navires qui ont été récemment en détention Les moteurs de régles sont étudié dans SisMaris par l IRIT (sur méthodologie des AMAS (Adaptive Multi Agent System) et DCNS (comme le dictionnaire de conditions et le catalogue de modèles de connaissance). 4. Identification de la menace Les outils d aide à la décision qui sont mis en place pour identifier la menace associée à une alerte sont : Pour suivre les chronologies des alertes (levées sur des comportements anormaux ponctuels qui sont détectés dans la tenue de situation renseignée). Pour aider les experts à interpréter les comportements anormaux à partir de leur chronologie dans le temps et l espace. Cet outil propose à l expert des hypothèses sur la menace

7 expertisée et des sources d informations supplémentaires (comme des images satellitaires ; TAS & CLS) pour les vérifiées. Pour l élaboration des dossiers d interprétation «standardisés» qui argumentent les natures des menaces et des risques associés aux alertes levées. Des mises à jour successives de ces dossiers sont transmises périodiquement à l autorité décisionnelle pour permettre de suivre les criticités des menaces et prendre les actions qui sont nécessaires. Pour l indexation des contenus des dossiers d interprétation archiver et consultable en ligne par différents organismes avec des clés de droit à en connaître. Les algorithmes d aide à la décision sont étudiés dans SisMaris par Onera à partir d une méthode basée sur l ontologie. Les visualisations des tenues de situations (simple et renseignée) sur support cartographique et les outils d exploitation des informations géographiques sont réalisés par ARMINES. Les outils d aide à la décision ainsi que la visualisation des données et informations exploités dans le processus d interprétation utilisent une technologie tactile (multi-touch) de nouvelle génération. Cette technologie permet de grande possibilité d ergonomie et facilite une coopération à distance entre plusieurs experts. Ces développements dans SisMaris sont réalisés par Intuilab. Figure 6. Table tactile avec visualisation d alerte levée sur un comportement anormal 5. Consortium Le consortium groupe 14 partenaires qui sont des industriels, des PME ainsi que des laboratoires scientifiques. Dans ce groupement la PME Fidens prend en charge la sécurité des échanges des données entre les composantes de la solution SisMaris et des échanges avec des entités extérieures.

8 Figure 7. Logos des partenaires du projet SisMaris A ce consortium est associé un comité des utilisateurs d organismes opérationnels de la surveillance maritime. Figure 8. Logos des utilisateurs opérationnels qui sont associés au projet SisMaris(CROSS MED des Affaires Maritime, le CECLAD et la Gendarmerie Maritime de Marseille) 6. Remerciement Le projet SisMaris, labellisé par le Pole Mer P.A.C.A, a été retenu par le Fond Uniques Interministériel en 2009 et a démarré en octobre 2009 pour une durée de 3 ans.