Détection de navires par radars maritimes - Signaux et traitements

Les applications radars dans le domaine de la surveillance maritime ou côtière sont nombreuses. Elles consistent tout d'abord à mettre en œuvre la fonction de détection et de localisation associée, et parfois, une fonction d'aide à la classification des navires à partir de la signature radar. Ce second volet est dédié à la fonction de détection, fonction de base de la surveillance.

Les spécificités des radars de surveillance du domaine maritime et côtier sont principalement : les cibles d'intérêt et l'environnement dans lequel ces cibles sont perçues. Les cibles d'intérêt sont les différents types d'embarcations ou de navires. Leur principale caractéristique, vue d'un radar, est la SER (Surface équivalente radar). Après une définition précise de la notion de SER, l'article expose les mécanismes physiques contribuant à sa valeur moyenne et à ses modes de fluctuation, notamment les phénomènes spécifiques aux cibles marines, tels que la réflexion sur la mer et le masquage par les vagues. On indique également :

• les principes généraux du calcul de SER des cibles marines ;

• leurs valeurs usuelles pour différents types de navires ;

• les principaux modèles de fluctuation utilisés.

L'environnement spécifique pour les radars de surveillance maritime est le fouillis de mer. Les principales caractéristiques du fouillis de mer influant sur les performances et les choix de conception sont :

• le niveau moyen de réflectivité de la mer σ₀ ;

• les caractéristiques statistiques du signal de fouillis ;

• les caractéristiques de son spectre Doppler.

Les phénomènes physiques influant sur ces caractéristiques sont présentés, ainsi que les modèles permettant de prédire leurs valeurs, en fonction du contexte d'observation et des caractéristiques de l'architecture du radar. On décrit ensuite les différents mécanismes mis en jeu dans le processus de détection. Sont abordées les notions :

• de détection optimale ;

• de filtre adapté ;

• d'intégration cohérente et incohérente ;

• de systèmes de régulation automatique de la fausse alarme (les systèmes à Taux de fausse alarme constant ou TFAC).

Les grands principes de dimensionnement d'un système radar de surveillance maritime sont exposés au travers d'exemples concrets. Pour chacun d'entre eux, on présente en particulier :

• les modes de balayage de l'espace ;

• les caractéristiques de la forme d'onde émise ;

• les traitements effectués sur le signal de sortie du récepteur pour optimiser la probabilité de détection sur la classe de cible visée, dans l'environnement considéré, tout en garantissant le Taux de fausse alarme.

Les perspectives d'évolution des traitements de détection pour les radars de surveillance maritime sont esquissées à la fin de cet article. Les méthodes sophistiquées de traitement numérique du signal sont désormais accessibles grâce à des dispositifs de calcul à haute performance.