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RÉSUMÉ
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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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 ;
-
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.
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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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Sigles et symboles
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6. Conclusion
Nous avons abordé dans cet article l’utilisation du radar dans la surveillance maritime, que ce soit à partir de la côte, d’un navire ou bien encore à partir d’un aéronef. Les principales spécificités de ce type de radar y ont été détaillées.
Les grands choix techniques de conception, comme la fréquence de fonctionnement, ont été mis en perspective par rapport aux contraintes d’installation, aux besoins opérationnels et aux propriétés physiques de l’atmosphère.
Les propriétés particulières du fouillis de mer ont été présentées, ainsi que les techniques de détection avancées des cibles maritimes qui en découlent : l’objectif est de parvenir à détecter et à poursuivre les cibles fixes, faiblement ou rapidement mobiles, de faible écho et dans des états de mer les plus élevés possibles.
-
Le radar de surveillance maritime n’échappe pas aux grandes tendances techniques qui prévalent dans le domaine du radar en général, c’est-à-dire :
-
le passage d’antennes à balayage mécanique à des systèmes à balayage électronique actifs 1D et 2D qui sont devenues abordables d’un point de vue du coût pour le domaine de la surveillance ;
-
la capacité accrue des processeurs de traitement numériques et des algorithmes de traitement, qui permettent d’adresser des conditions de détections de plus en plus difficiles, et qui sont réclamées par les utilisateurs opérationnels de ces radars.
-
-
Les techniques de balayage électronique actif sont apparues sur les radars de défense face à des cibles aériennes. Les principaux apports de cette technologie à ces types de radar se caractérisent notamment par :
-
l’agilité de pointage du faisceau qui permet de poursuivre un grand nombre de cibles, quelles que soient leurs positions relatives ;
-
la polyvalence de modes quasi simultanés ;
-
la fiabilité de la technologie d’antenne active et sa dégradation douce, un point très important du point de vue de la disponibilité opérationnelle et des coûts de possession.
-
-
Pour terminer, l’utilisation des techniques d’apprentissage machine émerge dans le domaine du radar de surveillance avec :
-
assistance à l’utilisateur qui souhaite de la part du système...
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Conclusion
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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-
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