Bibliographie & annexes
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Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le premier but des radars de surveillance maritime et côtière est la détection des navires. Sont abordées les caractéristiques des cibles perçues par ces radars, ainsi que celles du fouillis de mer, signal principal parasite qui perturbe la détection. L'article décrit ensuite les techniques de traitements du signal permettant d'améliorer la détection, tout en conservant une faible fausse alarme en environnement maritime. L'article se termine par l'exposé des principes de dimensionnement d'un système radar de surveillance maritime afin de mieux appréhender l'influence des différents choix techniques sur les performances accessibles.
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The main purpose for Maritime and Coastal surveillance radars is ships detection. In this second part, the paper starts by depicting the signals involved in the detection process: the features of maritime targets and the properties of the sea clutter which is the main parasitic signal disturbing the detection. We then present the signal processing techniques allowing detection probability improvement while keeping a low false alarm in maritime environment. The end of the paper is dedicated to a presentation of the main trade-off in maritime radar system engineering allowing the reader to understand the influence of technical choices on reachable performances.
Auteur(s)
-
Jean-Michel QUELLEC : Thales systèmes aéroportés – Direction technique des systèmes de senseurs
-
Stéphane KEMKEMIAN : Thales systèmes aéroportés – Direction technique des systèmes de senseurs
INTRODUCTION
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.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
ultra wilde band radar | radar detection
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Dimensions d'un système radar maritime
En anglais
2. Processus de détection
Le processus de détection consiste, pour chaque cellule de résolution, à choisir entre deux hypothèses :
-
hypothèse H 0 : il n'y a que du bruit et éventuellement du fouillis ;
-
hypothèse H 1 : il y a une cible additionnée de bruit et éventuellement de fouillis.
Deux notions caractérisent le processus de détection :
-
sachant qu'il n'y a pas de cible, le fait de déclarer à tort « cible » est une fausse alarme. Sa probabilité d'occurrence est la Probabilité de fausse alarme (P FA) ;
-
sachant qu'il y a une cible, le fait de déclarer à tort « absence de cible » est une non-détection. Sa probabilité d'occurrence est 1 – P D où P D est la probabilité de détection.
2.1 Rapport de vraisemblance
La théorie de la détection optimale stipule que le meilleur test de détection consiste à calculer, et à tester, la valeur du rapport de vraisemblance par rapport à un seuil λ T au vu d'une mesure (ou d'un jeu de mesures) Z :
( 39 )
avec :
-
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: -
vraisemblance d'observer Z sous l'hypothèse H1 ,
-
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Processus de détection
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NATHANSON (F.E.) - Radar design principles. - McGraw-Hill Book Co. (1969).
-
(2) - LACOMME (P.), HARDANGE (J.-P.), MARCHAIS (J.-C.), NORMANT (E.) - Air and spaceborne radar sytems. An Introduction. - IEE éditions.
-
(3) - DARRICAU (J.) - Physique et théorie du radar. Tome 2 – Principes et performances de base. - Éditeur SODIPE.
-
(4) - LE CHEVALIER (F.) - Principles of radar and sonar signal processing. - Artech House.
-
(5) - PIERSON (W.J.), MOSKOWITZ (L.) - A proposed spectral form for fully developed wind seas based on the similarity theory of SA Kitaigorodski. - Journal of Geophysical Research,vol. 69, no 24, 15 déc. 1964.
-
(6) - WARD (K.D.), ROBERT (J.A.), TOUGH, WATTS (S.) - Sea clutter Scattering, the K distribution and radar performance. - ...
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