Détection et communication intégrées pour les débris spatiaux : un nouveau cadre pour une sécurité orbitale améliorée

La prolifération des débris spatiaux en orbite terrestre basse (LEO) constitue un défi majeur pour la durabilité des missions spatiales et la sécurité des constellations de satellites. Ces débris, générés par des satellites désaffectés, des fragments de collisions ou des étapes de lancement, augmentent considérablement les risques de collisions, menaçant les opérations orbitales et favorisant un scénario de syndrome de Kessler. Les systèmes de Détection et Communication Intégrées (ISAC) émergent comme une solution prometteuse en combinant les fonctions de détection radar et de communication dans un cadre unifié, permettant ainsi une gestion efficace des ressources orbitales. Ce mémoire s’appuie sur une analyse comparative approfondie entre des signaux modulés en fréquence linéaire (LFM) et des formes d’ondes sinusoïdales classiques à la fréquence de 5 Ghz. Ces signaux ont été évalués en termes de précision pour la détection des distances et des vitesses des débris, tout en garantissant des performances de communication robustes. Les résultats démontrent que les signaux en chirp réduisent efficacement les ambiguïtés de distance-Doppler, offrant une précision accrue dans des environnements à conditions de canal variées. Bien que les signaux sinusoïdaux soient plus simples à mettre en oeuvre, ils se révèlent moins performants pour les scénarios complexes. En complément, des techniques de modulation avancées, telles que le codage spatial par décalage de phase (SSK), ont permis d’optimiser le compromis entre le taux d’erreur binaire (BER) et la précision de détection, améliorant ainsi l’efficacité spectrale et énergétique des systèmes ISAC. Par ailleurs, cette étude explore dans la revue de litterature les bénéfices des protocoles multiporteuses et une étude comparative des récentes avancées dans les systèmes ISAC, pour renforcer les capacités de détection et de communication dans des environnements à forte mobilité. Elle souligne également le rôle des techniques d’apprentissage automatique pour améliorer la précision de détection et modéliser efficacement des scénarios complexes de gestion des débris spatiaux. Les conclusions de ce mémoire offrent une flexibilité accrue dans le choix et la conception des formes d’onde, posant les bases pour des solutions ISAC évolutives. Ces systèmes permettent non seulement de relever les défis actuels liés à la gestion des débris spatiaux, mais ouvrent également la voie à des applications futures dans des domaines tels que la surveillance environnementale, les communications inter-satellites et les systèmes autonomes.