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Article de référence | Réf : RAD6708 v2

Détection de navires par radars maritimes - Architectures et traitements

Auteur(s) : Stéphane KEMKEMIAN

Relu et validé le 21 juil. 2021

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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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ABSTRACT

Ships detection by maritime radars Architectures and signal processing

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

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-rad6708


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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).

  • ...

NORMES

  • STANDARD SHIP DESIGNATOR SYSTEM - STANAG 1166 - 2007

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