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Article

1 - PROPRIÉTÉS CARACTÉRISTIQUES DU CLUTTER

2 - VISUALISATION DES CIBLES MOBILES

3 - NOTIONS SUR LES RADARS CONTINUS

4 - DÉTECTION TRANSHORIZON DES MOBILES À BASSE ALTITUDE

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TE6660 v1

Visualisation des cibles mobiles
Radars – Détection des mobiles dans le clutter

Auteur(s) : Jacques DARRICAU

Relu et validé le 23 août 2023

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RÉSUMÉ

Cet article décrit des procédés de traitement du signal appliqués au radar. La Visualisation des Cibles Mobiles (VCM) est analysée, avec le cas particulier des échos vus par les radars pulse doppler aéroportés. Sont ensuite décrits les radars continus de mesure de vitesse des cibles. Suit une analyse des propriétés caractéristiques du clutter et de leurs conséquences sur la visibilité des cibles. Le filtrage linéaire est ensuite expliqué à travers l'étude des radars, à compression d'impulsion, à corrélation, pulse doppler, et à haute résolution angulaire.

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Auteur(s)

  • Jacques DARRICAU : Ingénieur général de l'armement - Ingénieur ENICA et ENSAE

INTRODUCTION

Dans cet article, l'accent est mis sur les traitements du signal radar permettant la détection des mobiles dans le clutter, leurs principes, les techniques de réception qui en résultent et leurs critères de performances.

Les performances de ces dispositifs sont liées à la nature des échos parasites dits « clutter » (échos de réflexion des ondes sur le sol, la mer, les nuages) ou « fouillis » qui les entoure. Une analyse des propriétés caractéristiques du clutter (pouvoir réflecteur, intensité des échos parasites, comportement spectral), et de leurs conséquences sur la visibilité des cibles, est donc proposée, avec une loupe sur le cas du clutter vu par les radars pulse doppler aéroportés.

La Visualisation des Cibles Mobiles (VCM), qui a pour objectif de permettre de déceler la présence de cibles mobiles dans un milieu d'échos fixes ou lents, est abordée par l'examen de l'effet du doppler des cibles sur un train d'impulsions. Les chaînes d'émission/réception utilisées pour obtenir ces signaux sont présentées. Les différents types de traitement du signal :

  • filtres simple et double annulation ;

  • filtres linéaires ;

  • filtrage de vitesse ;

  • réalisation type pulse doppler ;

sont décrits et leurs performances analysées.

Le cas particulier des échos vus par les radars pulse doppler aéroportés est analysé et conduit à examiner les différentes solutions :

  • radars sans ambiguïté de distance (ou BFR) ;

  • radar sans ambiguïté de vitesse (ou HFR) ;

  • radar avec ambiguïté de distance et de vitesse (ou MFR) ;

et leurs degrés de performances.

Sont ensuite décrits, dans leur principe et leurs modes de fonctionnement, les radars continus, solution la plus simple de mesure de la fréquence doppler des cibles, si on ne s'intéresse qu'à leur vitesse.

Leurs particularités, notamment :

  • l'influence du découplage émission réception sur la portée radar ;

  • le comportement des radars continus devant les échos fixes.

sont examinées.

Enfin, un exposé des principes des radars transhorizon participant à la détection lointaine des cibles à basse altitude :

  • radar transhorizon a ondes de surface (Grounds-waves or surface-waves radars) ;

  • radars transhorizon à rétrodiffusion ionosphérique (Skywave radars or OTH (over the horizon) radars).

ainsi que la description de leurs éléments caractéristiques

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te6660


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2. Visualisation des cibles mobiles

2.1 Principes

La plupart des radars travaillent dans un milieu encombré par les échos fixes, ou bien de vitesse lente (sol, mer, nuages, pluies, neige…). On cherche alors à éliminer ces échos indésirables, perçus par le radar et dont la présence constitue une gêne pour la détection des cibles intéressantes.

  • On peut utiliser nombre de procédés dits d'élimination des échos fixes (EEF) basés sur les propriétés naturelles des échos fixes : forme, distance, site, évolution dans le temps. Tous ces procédés se ramènent à une épuration, plus ou moins fine, de ces échos fixes et ne permettent de restituer l'écho de cible que s'il est d'amplitude supérieure à l'écho fixe superposé ou, au mieux, s'il n'est pas confondu avec un écho fixe.

    Un autre aspect du problème est de tenter de séparer les échos fixes et les échos mobiles en se basant sur le fait que leurs vitesses radiales sont différentes, et donc qu'ils se distinguent par leur effet doppler.

  • Ces procédés, de Visualisation des cibles mobiles (VCM), basés sur la séparation de deux cibles par leurs fréquences doppler, permettent de distinguer une cible mobile dans un milieu d'échos fixes, même si la cible mobile est de surface équivalente plus faible que les échos fixes qui lui sont superposés. Ils possèdent donc une qualité supplémentaire à l'élimination des échos fixes qui est la faculté de « visualiser » le mobile.

    Les systèmes VCM (ou MTI Moving Target Indicator ) sont définis en fonction de critères pratiques dans l'optique d'une simplicité adaptée aux performances recherchées.

    Les formes d'ondes les plus couramment utilisées sont des trains d'impulsions hyperfréquences.

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2.2 Effet du doppler sur un train d'impulsions

Soit une chaîne d'émission/réception réalisée selon le principe décrit figure 14.

Le signal émis est un signal d'oscillateur local découpé en impulsions de durée τ et d'espacement T R .

  • Le premier signal émis a pour expression...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BARTON (D.K.) -   Radar system analysis.  -  Artech House.

  • (2) - BLANCHARD (Y.) -   Le radar 1904-2004 – Histoire d'un siècle d'innovations techniques et opérationnelles.  -  Ellipses, Thales (2004).

  • (3) - DARRICAU (J.), BLANCHARD (Y.) -   Histoire du radar dans le monde puis en France.  -  Revue PEGASE, revue de l'électricité et de l'électronique (2003).

  • (4) - NATHANSON (F.E.) -   Radar desing principles.  -  Mc Graw-Hill Book Compagny, New-York (1969).

  • (5) - DARRICAU (J.) -   Physique et théorie du radar.  -  Sodipe (1994).

  • (6) - CARPENTIER (M.H.) -   Le radar.  -  Collection Que sais-je (1987).

  • ...

1 Sites Internet

• SEE – Société de l'électronique, de l'électricité et des TIC http://www.see.asso.fr

• THALES – Constructeur de radars français http://www.thalesgroup.com

• Programme Eurofrghter-typhoon https://www.eurofighter.com/

• EADS – Leader mondial de l'aérospatiale, défense et services associés http://www.eads.com

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2 Événements

• IRS – International Radar Symposium – Un colloque, en principe annuel, qui se tient chaque année dans une ville différente d'Europe de l'Est http://www.irs-2013.de

• IRS India – International Radar Symposium India http://www.radarindia.com

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