Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Le radar est un senseur primordial pour réaliser efficacement la surveillance maritime et côtière. L’article présente différents choix d’architectures adaptées à l’environnement, la plateforme et les missions. Il examine les architectures d’émission – centralisées ou distribuées sur une antenne active –, les solutions d’exploration de la zone par le faisceau d’antenne – balayage mécanique, électronique sur un ou deux axes –, le choix de la fréquence, la génération d’onde émise, la réception et la compression d’impulsion. Puis, il aborde les techniques spécifiques impliquées pour optimiser la détection compte tenu des particularités des signaux réfléchis par la surface de la mer. L’article se termine sur les évolutions prévisibles des technologies associées.
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Lire l’articleABSTRACT
Radar is main sensor to achieve efficiently maritime and coastal surveillance. The article presents different architecture choices adapted to the environment, platform and missions. It deals with transmission architectures - centralized or distributed upon an active antenna -, solutions for exploring the area with the antenna beam - mechanical, electronic scanning upon one or two axes -, frequency choice, transmitted wave generation, reception and pulse compression. It then discusses the specific techniques involved in optimizing detection in view of the particularities regarding signals backscattered from the sea surface. The article concludes with the foreseeable evolutions of the associated technologies.
Auteur(s)
-
Stéphane KEMKEMIAN : Senior Expert, - Direction Technique, Thales Defence Mission Systems - Cet article est la version actualisée de l’article RAD 6 708 intitulé «Détection de navires par radars maritimes – Concepts et architectures» rédigé par Jean-Michel QUELLEC et Stéphane KEMKEMIAN en 2014.
INTRODUCTION
La surveillance dans le domaine maritime et côtier revêt une importance primordiale. Les applications radars dans ce domaine sont nombreuses. Elles consistent, tout d’abord, à mettre en œuvre la fonction de détection et de localisation associée à cette détection et, parfois, une fonction d’aide à la classification des navires à partir de la signature radar.
L’article aborde les points suivants :
-
intérêt du radar dans ce domaine par rapport aux autres senseurs ;
-
différentes applications de ces radars, avec leurs principales contraintes d’installation terrestres, navales ou aériennes ;
-
présentation des choix d’architecture et de paramètres clés ;
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principes et contraintes conduisant au choix de la fréquence de travail : réglementation, contraintes d’encombrement, objectifs de discrimination angulaire, pertes atmosphériques et pertes liées aux précipitations ;
-
différentes technologies d’émission : ATOP (Amplificateurs à tube à onde progressive) et émetteurs à état solide centralisés et répartis sur une antenne active ;
-
différentes technologies de balayage d’antenne : antennes à balayage mécanique et antennes active à balayage électronique ;
-
caractérisation du signal émis par sa forme d’onde, sa fréquence porteuse et sa polarisation ;
-
expression des signaux émis et reçus sous forme mathématique ;
-
caractéristiques principales des signaux impliqués dans le processus de détection : celles des cibles, du bruit thermique, ainsi que les propriétés spectrales et statistiques particulières du fouillis de mer ;
-
principe des chaînes de détection utilisées en surveillance maritime :
-
compression d’impulsion, principales méthodes de compression comparées, notamment du point de vue des lobes secondaires de compression qui doivent être faibles, surtout dans un domaine de surveillance contenant la côte et de forts échos radar ;
-
intégration non cohérente ainsi que calcul du seuil de détection ;
-
post-traitements de type « Poursuite Avant Détection » ;
-
pour terminer, aperçu des tendances à venir dans le radar de surveillance maritime.
Dans la suite, nous supposons que le lecteur est familier des notions de la théorie du radar et nous le renvoyons aux ouvrages spécialisés si nécessaire. Ces éléments généraux sont :
-
bilan de puissance émission-réception ou « équation du radar » [TE 6 650] [TE 6 655] [TE 6 660],
-
notions d’ambiguïtés distance-Doppler des formes d’onde,
-
compression d’impulsion, les techniques et les codes usuels de compression d’impulsion,
-
effet Doppler en radar,
-
notions de résolution en distance, en angle et en Doppler.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles et symboles utilisés.
KEYWORDS
detection | maritime surveillance | track-before-detect
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2014 par Jean-Michel QUELLEC, Stéphane KEMKEMIAN
DOI (Digital Object Identifier)
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3. Architecture du radar et paramètres clés
3.1 Architecture d’ensemble
La plupart des radars actuels sont basés sur l’architecture monostatique : la même antenne est utilisée à l’émission et à la réception, ce qui permet de réduire l’encombrement puisque le même dispositif est utilisé pour les deux fonctions.
L’architecture bistatique connaît un regain d’intérêt dans le cas d’applications particulières :
-
pour des questions technologiques : des systèmes fonctionnant à très basse fréquence (moins de 30 MHz), de très grande puissance et à très grande distance : par exemple les radars transhorizon (OTH).
-
des systèmes de barrière électromagnétique appelés « Forward Sattering Radar » (FSR).
-
pour des questions de discrétion : seul l’émetteur est décelable.
Ces systèmes bistatiques présentent en outre d’intéressantes propriétés du fait de la nature des échos renvoyés par les cibles et par l’environnement (par exemple du point de vue de la lutte contre la furtivité). Le lecteur pourra consulter des ouvrages traitant de ce type de radars.
HAUT DE PAGE3.2 Radar monostatique
-
Émission
Le synoptique d’un radar monostatique à émission centralisée est présenté en figure 3. Le signal est généré dans l’élément pilote et synchronisation, puis amplifié par l’émetteur pour atteindre des puissances crêtes qui varient de quelques centaines de watts à quelques dizaines de kilowatts. Le signal de puissance traverse le circulateur, organe passif dont le rôle est de diriger le signal émis vers l’antenne et le signal reçu vers le récepteur. Le signal est ensuite rayonné par l’antenne vers la cible. Cette fonction d’émission est détaillée § 3.3.
-
Réception
Le signal capté par l’antenne est aiguillé...
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Architecture du radar et paramètres clés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HORST (M.M.), DYER (F.B.), TULEY (M.T.) - Radar Sea Clutter Model, - IEE International Conference on Antennas and Propagation, Part 2 (1978).
-
(2) - ANTIPOV (I.) - Simulation of Sea Clutter Returns, - Defence Science and Technology Organization`, DSTO-TR-0679, June 1999 (1999).
-
(3) - GREGERS-HANSEN (V.), MITAL (R.) - An Improved Empirical Model for Radar Sea Clutter Reflectivity, - Naval Research Laboratory, NRL/MR/5310--12-9346, April 27, 2012 (2012).
-
(4) - WARD (D.), TOUGH (R.J.A.), WATTS (S.) - Sea Clutter : Scattering, the K Distribution, and Radar Performance, - Institution of Engineering and Technology (2006).
-
(5) - WATTS (S.) - Radar detection prediction in sea clutter using the compound K-distribution model, - IEE Proc. F-Commun., Radar Signal Process., 1985, 132, (7), pp. 613–620 (1985).
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-
STANDARD SHIP DESIGNATOR SYSTEM - STANAG 1166 - 2007
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