SWARMZ

SwarmZ 2024-2025

Voici la 4ème édition du challenge SWARMZ, dont le thème les essaims de drones Kamikaze et la communication d’essaim de drones en mer avec un porte drone. 54 préinscrits prévu : 30 équipes en poule et seulement 5 présentes dans le tableau final : LMT, SeaHawks, SeaSa, Cswarm (Naval-group), OSE. Les outils mis en place est un simulateur 3D OpenSource (ROS2, Gazebo, SQGcontrol, PX4) développé par ALTEN.

Présentation :  
Le projet SwarmZ pour l’année 2024-2025 s’articule autour d’un nouveau défi intitulé « SWARMz Cup : drones kamikazes collaboratifs ». Ce challenge propose un affrontement stratégique entre deux équipes, chacune déployant un porte-drone et un essaim de cinq drones kamikazes dans une arène simulée. L’objectif est de concevoir des tactiques collectives permettant à ces drones de coopérer de manière autonome ou semi-autonome afin de neutraliser l’essaim adverse et de protéger leur propre infrastructure. Le tout se déroule dans un environnement virtuel développé spécialement pour tester la robustesse, la coordination et l’intelligence de ces systèmes multi-agents.

Le scénario choisi illustre parfaitement l’approche d’« essaim » mise en avant par SwarmZ, où l’intelligence collective prime sur les performances individuelles. Les participants doivent modéliser des comportements distribués, définir des règles de décision locale, et gérer la communication et la réactivité au sein de l’essaim, tout en anticipant les stratégies adverses. La compétition vise à explorer des cas d’usage liés à des situations de guerre asymétrique ou de déni d’accès, dans lesquelles l’emploi coordonné de drones peu coûteux mais intelligents pourrait représenter une alternative efficace à des systèmes lourds et centralisés.

Ce projet 2024-2025 s’inscrit dans la continuité des précédents challenges, tout en mettant un accent particulier sur les dynamiques offensives et la simulation de combats collaboratifs. Il constitue une étape importante dans l’expérimentation de la robotique de combat en essaim, et dans la réflexion stratégique sur les futurs systèmes de défense autonomes. Le challenge est ouvert à des équipes issues d’univers divers, notamment d’écoles d’ingénieurs, de laboratoires de recherche, de PME technologiques et d’industriels du secteur de la défense, avec à la clé un renforcement des compétences en simulation, en algorithmie collective et en architecture de systèmes embarqués.

Règles :
Dans une piscine virtuelle de 500m x 250m et 250m de hauteur, deux équipes de drones aériens s'affrontent pour protéger leur porte-avion (unité précieuse) flottant à la surface de l'eau. Chaque équipe doit défendre son porte-avions tout en manœuvrant ses drones pour neutraliser le porte-avions de l'adversaire. Stratégie de défense, d'attaque et de communication seront déterminantes pour remporter la victoire.
La partie dure 5 minutes et c'est la première équipe à avoir neutralisé le porte-avions adverse qui remporte la partie. Un cas de non-neutralisation, c'est le nombre de P.V. retirés à l'adversaire qui est pris en compte (drones neutralisés et P.V. retirés au porte-avions). S'il y a égalité du nombre de P.V. retirés, c'est l'équipe ayant retiré le plus de P.V. au porte-avions adverse qui remporte la victoire.

Initialisation :
Au début de la partie, les porte-avions et leur flotte de drones sont générés de manière aléatoire de part et d'autre de la piscine dans une zone correspondant à 20 % de celle-ci.

Sources de dégâts :
Explosions : les drones sont des drones kamikazes qui peuvent exploser pour infliger des dommages dans une sphère de 5m de rayon autour d'eux. Cette explosion inflige 3 points de dégâts.
Missiles : les missiles sont des missiles lasers qui infligent 1 point de dégât. Leur zone de dégâts est sous la forme d'un cône de longueur de variable en fonction du type de lanceur (drone ou canon du porte-avions).

Composition d'une équipe :
Chaque équipe est composée de 5 drones possédant chacun 1 point de vie (P.V.) et d'un porte-avions possédant 6 P.V.

Vitesse de déplacement :
- Porte-avions :
Vitesse de déplacement linéaire : 1 m/s
Vitesse de rotation du canon : 0,26 rad/s
- Drones :
Vitesse de déplacement linéaire : 12 m/s

Détection :
Porte-avions :
Portée de détection du bateau adverse : 500m
Portée de détection des drones adverses : 162m
Drones :
Portée de détection : 137m

Communication :
Les canaux de communication sont communs aux deux équipes.
Porte-avions :
Portée de communication : 525m (portée de détection x 1.05)
Drones :
Portée de communication : 144m (portée de détection x 1.05)

Tir :
Porte-avions :
Portée de tir : 81m (portée de détection x 0.5)
Temps de rechargement : 6 secondes
Nombre de missiles : 6
Drones :
Portée de tir : 69m (portée de détection x 0.5)
Temps de rechargement : 8 secondes
Nombre de missiles : 2
Hitbox :
Porte-avions : 6m x 1m x 1m
Drones : pavé de 0.5m de côté

Résumé :
- Porte-avions :
Point de vie : 6
Vitesse de déplacement linéaire : 1 m/s
Portée de détection du bateau adverse : 500m
Portée de détection des drones adverses : 162m
Portée de communication : 525m (portée de détection x 1.05)
Portée de tir du canon : 81m (portée de détection x 0.5)
Vitesse de rotation du canon : 0,26 rad/s
Temps de rechargement du canon : 6 secondes
Nombre de missiles : 6
Hitbox : pavé de 6m x 1m x 1m

- Drones :
5 par équipes
Point de vie : 1
Vitesse de déplacement linéaire : 12 m/s
Portée de détection : 137m
Portée de communication : 144m (portée de détection x 1.05)
Portée de tir : 69m (portée de détection x 0.5)
Temps de rechargement : 8 secondes
Hitbox : pavé de 0.5m de côté
Rayon d'explosion : 5m
Nombre de missiles : 2

SwarmZ 2022 - 2023

Ce Challenge SWARMZ SAR (Search And Rescue) a consisté à expérimenter sur une plateforme de simulation des méthodes/solutions algorithmiques démontrant la couverture exhaustive d’une zone de recherche de manière optimale afin de retrouver un homme perdu à la mer le plus rapidement possible avec une stratégie de déploiement intelligente en utilisant un essaim de drones collaboratifs et communicants.

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Une dotation de 8 000€ a été répartie entre les 3 équipes lauréates : 
➡️ 1er prix – 5 000 €  :

Solution Ose engineering : calcul de la trajectoire basé sur la recherche des zones apportant le plus d’informations 
➡️ 2ème prix – 2 000 € :

Solution ALTEN : solution basée sur la recherche en cercles concentriques des drones avec recouvrement des zones
➡️ 3ème prix – 1 000 € :

Solution de Thomas Lamson : basée sur une recherche spirale des drones avec recouvrement pour une recherche exhaustive de la zone

Un comité d'appréciation présidé par Gilles Boidevezi, Préfet Maritime de Méditerranée a donné son avis sur les solutions présentées.