Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article est consacré au radar aéroporté et installé sur un avion ou un hélicoptère. De par son fonctionnement d'une plateforme qui se déplace par rapport au sol, le radar aéroporté est contraint d'utiliser une palette de formes d'onde en vue de s'adapter en temps réel à son environnement. Après avoir explicité les domaines d'emploi de ces différentes formes d'onde, cet article donne les bases du système de gestion permettant à ce radar multifonctions d'optimiser ses performances.
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Eric CHAMOUARD : Ingénieur de l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESPCI ParisTech) - Design Authority du domaine aéronefs de combat, Thales Systèmes Aéroportés - Senior member SEE
INTRODUCTION
Cet article est consacré au radar aéroporté, soit un radar qui est installé sur un avion (avion piloté ou drone) ou un hélicoptère. Sa lecture nécessite de connaître les bases de fonctionnement du radar Doppler à impulsions (ou « Pulse-Doppler »).
De part son installation sur une plate-forme qui se déplace par rapport au sol, le radar aéroporté présente des spécificités dans le monde des radars. Pour pouvoir remplir son rôle, principalement la détection des objets volants ou au sol, ces spécificités l'amènent à des choix de fonctionnement particuliers, parfois très différents de ceux faits pour un radar fixe par rapport à son environnement. Cet article explique les raisons de ces choix.
La première partie consacrée aux modes air/air (détecter un objet volant à partir d'un radar installé sur une plate-forme aéroportée) explique que le choix des formes d'onde et des traitements (de signal ou d'information) associés ont pour origine les échos de sol qui sont reçus simultanément à ceux de l‘objet à détecter. Ces échos sont de niveaux très importants et avec une répartition spectrale (en terme de fréquences Doppler) particulière. L'analyse de cette répartition permet de comprendre les choix de forme d'onde, choix qui dépendent de la présentation relative du radar et de l'objet à détecter. On en déduit l'intérêt de disposer d'une palette de modes, chacun optimisé pour une configuration particulière. Cette partie se termine par une illustration de l'intérêt de la gestion radar avancée. Gestion permise par l'utilisation des dernières générations d'antennes à balayage électronique (antenne passive, antenne active…) qui, à performances identiques au niveau du matériel (émetteur, antenne…), permet d'améliorer les performances de détection par rapport à la gestion « simple », la seule utilisable quand on a une antenne à balayage mécanique.
La partie consacrée aux modes air/sol (détection des objets au sol à partir d'un radar installé sur une plate-forme aéroportée) décrit le fonctionnement du radar pour la détection des objets mobiles ou fixes, la détection de ces derniers étant une utilisation du mouvement de la plate-forme.
Les modes air/mer (détection des objets à la surface de la mer par un radar installé sur une plate-forme aéroportée) feront l'objet d'un article spécifique auquel on se reportera.
La conclusion résume les parties précédentes et montre qu'un radar aéroporté est obligatoirement un radar multifonctions, avec les conséquences matérielles et logicielles qui en découlent, de par la nécessité d'utiliser toute une liste de modes de fonctionnement, à la fois pour assurer ses différentes missions (air/air et air/sol, par exemple), mais aussi parce que chaque mission (air/air, par exemple) nécessite à elle seule une liste de modes de fonctionnement pour couvrir l'ensemble des scénarios.
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Conclusion
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2. Modes air-sol
Dans cette partie, on va décrire les principaux modes utilisés par un radar aéroporté pour détecter les objets au sol.
Pour les raisons qui vont être décrites, les objets au sol sont traités par deux grandes familles de modes :
-
une première famille pour les objets fixes ;
-
une seconde famille pour les objets mobiles.
Parmi les différents modes décrits, certains font l'objet d'articles spécifiques plus détaillés auxquels on se reportera.
2.1 Modes de détection des objets fixes
Dans cette partie, on traite la détection des objets fixes, donc qui sont à la même vitesse que les échos de sol qui les entourent. Au sein de cette famille de modes, les deux modes les plus utilisés vont être décrits ici :
-
les modes dits « à faisceaux réels » ;
-
les modes dits « à antenne synthétique ».
Les modes à faisceaux réels utilisés par les radars aéroportés fonctionnent de manière classique par balayage de l'espace (figure 37).
Le radar sépare les objets et les échos de sol en utilisant deux axes (figure 38) :
-
l'axe distance par utilisation d'une forme d'onde à plus ou moins grande résolution (typiquement décamétrique ou hectométrique) ;
-
l'axe des angles par utilisation de la finesse de l'antenne. En effet, les deux objets A et B de la figure 37, à la même distance du radar, peuvent être distingués si la largeur du diagramme d'antenne du radar est inférieure à leur écart angulaire.
Ces modes présentent deux limitations :
-
la première est la capacité à détecter les objets avec suffisamment de contraste par rapport aux échos de sol. On retrouve ici la problématique exposée au § ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NATHANSON (F.E.) - Radar design principles, signal processing and the environment - (1999).
-
(2) - DARRICAU (J.) - Physique et théorie du RADAR - (1993).
-
(3) - WINTERBY (J.) - Ressource allocation in airborne surveillance radar. - Manuscrit de thèse (2003).
-
(4) - WINTER (E.) - Des outils d'optimisation combinatoire et d'ordonnancement pour la gestion des radars embarqués. - Manuscrit de thèse (2008).
-
(5) - MERIGEAULT (S.) - Traitement spatio-temporels appliqués à l'imagerie RADAR du sol. - Manuscrit de thèse (1998).
-
(6) - LACOMME/HARDANGE/MARCHAIS/NORMANT - Air and spaceborne radar Systems. - Scitech (2001).
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