FR2948195A1 - Procede de detection de cible par traitement radar et systeme radar utilisant un tel procede - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de détection de cible par traitement radar. Elle concerne également un système radar utilisant un tel procédé. L'invention s'applique notamment aux radars aéroportés de conduite de tir. Selon l'invention, le signal radar utilisé pour la détection de cible (6) n'est filtré d'impulsions électromagnétiques de pollution que lorsque le signal est effectivement pollué. A cette fin, le procédé de détection de cible selon l'invention effectue deux traitements différents en parallèle, un premier traitement comprenant successivement un filtrage (4) des impulsions électromagnétiques et une transformation de Fourier (5) du signal, et un deuxième traitement ne comprenant qu'une transformation de Fourier (9) du signal. Le premier traitement donne un premier signal S et le deuxième traitement donne un deuxième signal S . Selon l'invention, le procédé de détection utilise le signal S ou le signal S , selon que le signal est pollué ou non par des impulsions électromagnétiques.

Description

Procédé de détection de cible par traitement radar et système radar utilisant un tel procédé La présente invention concerne un procédé de détection de cible par traitement radar. Elle concerne également un système radar utilisant un tel procédé. L'invention s'applique notamment aux radars aéroportés de conduite de tir.

Les radars équipant les aéronefs sont susceptibles d'être soumis à une pollution électromagnétique impulsionnelle, par exemple due à des interactions avec d'autres radars. Ces interactions se produisent notamment lorsque différents équipiers d'une patrouille volent en formation rapprochée.

Les radars embarqués peuvent en effet émettre dans une même plage de longueurs d'onde ou dans des plages de longueur d'onde adjacentes, c'est- à-dire avec pas ou peu de décalage hyperfréquence. La présence d'une pollution électromagnétique se traduit alors par une perte de sensibilité aux échos de cibles. Une solution pour tenter de resensibiliser le radar en présence d'une pollution électromagnétique impulsionnelle exploite le caractère ponctuel de la gêne apportée par la pollution. Le caractère ponctuel signifie que les signaux de pollution ne sont pas présents à chaque récurrence radar pour une case distance donnée, par opposition à un signal utile, présent dans toutes les récurrences d'un traitement radar. Cette solution, appelée traitement CAGI, pour Contrôle Automatique de Gain Instantané, est notamment décrite dans le brevet FR 2 781 887 Al. Le traitement CAGI est généralement précédé d'une étape de filtration du fouillis de sol. Il consiste à atténuer le niveau de puissance du signal présent dans les cellules présentant une forte amplitude de puissance (cellules polluées et cellules contenant un écho de cible), puis à restituer le niveau de puissance pour les cellules contenant un écho de cible. L'atténuation est effectuée par comparaison à un seuil. Le réglage de ce seuil résulte d'un compromis. En effet, un seuil proche du niveau de puissance du bruit thermique permet d'atténuer efficacement la pollution impulsionnelle, mais implique que les cellules contenant un fouillis de sol résiduel sont également atténuées. Cela se traduit par une régression de portée de 5 à 15% en ambiance claire, c'est- à-dire en l'absence de pollution électromagnétique impulsionnelle. Par comparaison, un seuil placé au-dessus du niveau de puissance du fouillis de sol résiduel, a fortiori au-dessus du niveau de puissance du bruit thermique, évite toute régression de portée en ambiance claire, mais n'atténue pas efficacement la puissance des cellules contenant une pollution électromagnétique impulsionnelle. Typiquement, le seuil est fixé suffisamment haut pour tenir compte de tous les types de fouillis de sol, et donc éviter toute régression en ambiance claire. En conséquence, le signal issu du traitement CAGI n'est pas complètement débarrassé de toute pollution électromagnétique impulsionnelle.

Un but de l'invention est notamment de pallier tout ou partie des inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détection de cible par traitement radar, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : - effectuer deux traitements différents en parallèle pour un même 15 signal radar, o le premier traitement comprenant successivement un filtrage du signal radar apte à filtrer des impulsions électromagnétiques de pollution et une transformation de Fourier du signal radar, le premier traitement donnant un signal SI, 20 o le deuxième traitement comprenant une transformation de Fourier du signal radar et donnant un signal S2, - sélectionner, dans le signal SI, S2 issu de chaque traitement, un ensemble de cellules (i, k) présentant peu ou pas de fouillis de sol, une cellule (i, k) correspondant à une case distance i dans une récurrence k, 25 - déterminer la puissance moyenne de chaque ensemble de cellules (i, k), - utiliser le signal issu du traitement pour lequel la puissance moyenne est la plus faible pour la suite du procédé de détection de cible.

30 L'invention a également pour objet un système radar caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens pour effectuer deux traitements différents en parallèle pour un même signal radar, o les moyens pour effectuer le premier traitement donnant un 35 signal SI et comprenant un module apte à filtrer le signal radar d'impulsions électromagnétiques de pollution et des moyens de traitement permettant une transformation de Fourier du signal radar, o les moyens pour effectuer le deuxième traitement donnant un signal S2 et comprenant des moyens de traitement permettant une 5 transformation de Fourier du signal radar, - des moyens pour sélectionner, dans le signal SI, S2 issu de chaque traitement, un ensemble de cellules (i, k) présentant peu ou pas de fouillis de sol, une cellule (i, k) correspondant à une case distance i dans une récurrence k, 10 - des moyens pour déterminer la puissance moyenne de chaque ensemble de cellules (i, k), - des moyens pour sélectionner le signal issu du traitement pour lequel la puissance moyenne est la plus faible.

15 L'invention a notamment pour principal avantage qu'elle permet de supprimer efficacement les impulsions électromagnétiques de pollution d'un signal radar lorsque ce signal est effectivement pollué, et de conserver la portée nominale du radar, autrement dit la portée en l'absence de filtrage d'éventuelles impulsions électromagnétiques de pollution, lorsque le signal 20 n'est pas pollué. En outre, l'invention ne nécessite pas de modification matérielle substantielle, en particulier lorsqu'elle est mise en oeuvre dans une chaîne de traitement radar à moyenne fréquence de récurrence comportant des moyens de détection d'un brouillage radar.

25 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description faite en regard de dessins annexés qui représentent : la figure 1, par un synoptique, une chaîne de traitement radar 30 selon l'art antérieur, - la figure 2, sous forme de carte dans le domaine distance-récurrence, un signal radar issu d'un filtre de réjection du fouillis de sol, - la figure 3, par un synoptique, une chaîne de traitement radar permettant de mettre en oeuvre l'invention. 35 La figure 1 représente schématiquement une chaîne de traitement radar selon l'art antérieur, par exemple mise en oeuvre dans un radar aéroporté de conduite de tir. Cette chaîne de traitement 1 comporte par exemple un échantillonneur 2, un filtre 3 de réjection du fouillis de sol, un module 4 apte à filtrer un signal radar d'éventuelles impulsions électromagnétiques de pollution, des moyens 5 de traitement par transformation de Fourier rapide et des moyens 6 de détection de cibles. La chaîne de traitement 1 peut également comporter des moyens 7 de compensation du filtre de réjection et des moyens 8 de compression d'impulsion. Un signal radar reçu par une antenne radar peut être échantillonné en entrée de la chaîne de traitement 1 par l'échantillonneur 2, puis filtré par le filtre 3 de réjection du fouillis de sol. Les éventuelles impulsions électromagnétiques de pollution sont alors filtrées par le module 4. Le signal radar subit ensuite une transformation de Fourier rapide (FFT) par les moyens 5. Eventuellement, il peut être traité par les moyens 7 et par les moyens 8 pour, respectivement, compenser la perte de puissance due au filtre 3 de réjection du fouillis de sol et augmenter la résolution en distance du radar. Le module 4 et les moyens 5, 6, 7 et 8 forment une première branche A de traitement. Dans le cas d'un radar équipant un avion militaire, par exemple un avion de chasse, la chaîne de traitement 1 comporte généralement, en plus de cette première branche A de traitement, une branche B dédiée à la détection d'un brouillage radar. Cette deuxième branche B peut comporter des moyens 9 de traitement par transformation de Fourier rapide, des moyens 10 de compensation du filtre de réjection et des moyens 11 de détection d'un brouillage. La deuxième branche B utilise le signal radar issu du filtre 3 de réjection du fouillis de sol. Le signal radar subit une transformation de Fourier rapide et une compensation de sa perte de puissance suite à son passage dans le filtre 3. Les moyens 11 permettent finalement de déterminer si le signal radar a été soumis à un brouillage. Par conséquent, le traitement effectué dans la deuxième branche B ne comporte pas de filtrage du signal d'éventuelles impulsions électromagnétiques de pollution. II permet d'alerter le pilote de la présence d'un brouilleur.

La figure 2 est une représentation sous forme de carte dans le 35 domaine distance-récurrence d'un signal radar issu d'un filtre 3 de réjection du fouillis de sol et soumis à une pollution électromagnétique impulsionnelle. La carte comporte un ensemble de cases ou cellules. Une cellule (i, k) est définie par le numéro de la case distance i à laquelle elle appartient et par l'ordre de la récurrence radar k à laquelle elle correspond dans le traitement.

A chaque cellule (i, k) de la carte est affecté un niveau de puissance, exprimé en dB, du signal radar reçu. Ce niveau de puissance est représenté sur la figure 2 par un motif de hachures. Les cellules de la carte possèdent des niveaux de puissance pouvant être classés selon trois plages de niveaux de puissance, à savoir, par ordre croissant de niveau de puissance : plage 21 correspondant au bruit thermique, plage 22 correspondant au fouillis de sol résiduel et plage 23 correspondant à des impulsions électromagnétiques de pollution. La puissance d'un écho de cible, non représenté sur la figure 2, se situe indifféremment dans l'une des trois plages selon la distance séparant le radar de la cible. Globalement, la carte illustrée à la figure 2 montre qu'un signal issu d'un filtre 3 de réjection du fouillis de sol présente, sur un fond de bruit thermique, des zones plus ou moins étendues de cellules dont le niveau de puissance correspond à un fouillis de sol résiduel. En outre, la pollution impulsionnelle se traduit par une répartition périodique dans l'espace de cellules pour lesquelles le niveau de puissance est nettement supérieur au niveau de puissance du fouillis de sol. Plus particulièrement, les cellules polluées ne sont pas réparties uniformément sur l'ensemble des cellules d'une case distance, comme cela serait le cas pour un signal comportant un écho de cible.

On se réfère à nouveau à la chaîne de traitement 1 représentée à la figure 1. Conformément à la première branche A, le signal radar est filtré des impulsions électromagnétiques de pollution. Ce filtrage peut notamment être réalisé par le procédé décrit dans la demande de brevet FR 2 781 887 Al et couramment appelé traitement CAGI, où CAGI est l'acronyme de Contrôle Automatique de Gain Instantané. Le procédé comporte : - une première étape d'atténuation de la puissance des signaux présents dans les cellules (i, k) par un coefficient d'atténuation Gatt(i, k) inférieur ou égal à 1. Ce coefficient d'atténuation est égal à 1 si la puissance du signal dans la cellule est inférieure à un seuil S donné ; - une deuxième étape de restitution d'un écho de cible atténué présent dans une case distance i, en multipliant les signaux des cellules par un coefficient de restitution P(i) fonction des coefficients d'atténuation Gatt(i, k) de la case distance i considérée, de sorte que les impulsions de pollution soient restituées dans une moindre proportion que les signaux utiles. En particulier, pour un signal présent dans une cellule (i, k) défini selon l'expression complexe X(i, k) + j.Y(i, k), le coefficient d'atténuation Gatt(i, k) peut être défini par la relation : Gatt(i,k)= S IIX(i,k)+ j.Y(i,k)112 (1) si IIX(i,k)+ j.Y(i,k)r > S, ce qui exprime en fait que la puissance du signal est supérieure au seuil S ; Gatti, k) =1, sinon. Le signal présent dans chaque cellule (i, k) est alors multiplié par le 15 coefficient d'atténuation Gatt(i, k) correspondant à cette cellule et tel que défini par les relations (1) et (2). Le coefficient de restitution P(i) peut par exemple être défini par la relation suivante : N Ewk P(i) = k=O N

Ewk xGatt(i,k) k=0 où N est le nombre de récurrences du traitement radar et où les coefficients 20 Wk sont les coefficients de pondération de la transformée de Fourier rapide du signal. La description qui précède permet de mettre en évidence l'impact du réglage du seuil S utilisé lors de l'étape d'atténuation du traitement CAGI 25 sur le signal utile. En effet, un seuil S réglé à un niveau de puissance supérieur mais proche du niveau de puissance du bruit thermique atténue non seulement la puissance du signal des cellules polluées par des impulsions électromagnétiques, mais également la puissance des cellules de fouillis de sol. En l'absence de pollution impulsionnelle, la puissance des 30 cellules de fouillis de sol est également atténuée. Il en résulte une diminution de la portée radar de l'ordre de 5 à 15%. En revanche, un seuil S réglé à un (2) (3) niveau de puissance largement supérieur au niveau de puissance du bruit thermique peut ne pas atténuer la puissance de cellules effectivement polluées par des impulsions électromagnétiques. En conséquence, lorsque, conformément à l'art antérieur, le traitement CAGI est systématiquement appliqué au signal radar, il est nécessaire de trouver un compromis pour le réglage du seuil S.

L'invention permet de palier ce problème en ne filtrant le signal radar d'impulsions électromagnétiques de pollution, par exemple par le traitement CAGI, que lorsque le signal est effectivement pollué. A cette fin, le procédé de détection de cible selon l'invention effectue deux traitements différents en parallèle, un premier traitement comprenant successivement un filtrage des impulsions électromagnétiques et une transformation de Fourier du signal, et un deuxième traitement ne comprenant qu'une transformation de Fourier du signal. Le premier traitement donne un premier signal SI et le deuxième traitement donne un deuxième signal S2. Le signal utilisé lors des deux traitements est par exemple issu d'un filtre de réjection du fouillis de sol. Selon l'invention, le procédé de détection utilise alors le signal SI ou le signal S2, selon que le signal est pollué ou non par des impulsions électromagnétiques. Dans le cadre du traitement CAGI, le seuil S peut alors être réglé de manière à être sensiblement supérieur au niveau de puissance du bruit thermique sans altérer la portée radar en ambiance claire.

La figure 3 représente schématiquement une chaîne de traitement radar selon l'invention. Cette chaîne de traitement 30 diffère essentiellement de la chaîne de traitement 1 représentée à la figure 1 en ce que la branche de traitement correspondant à la branche A de la figure 1, appelée branche A', comprend en outre des moyens 31 pour sélectionner soit le signal SI issu des moyens 5, c'est-à-dire le signal obtenu après filtrage des impulsions de pollution et transformation de Fourier rapide, soit le signal S2 issu des moyens 9, c'est-à-dire le signal obtenu après transformation de Fourier rapide sans filtrage des impulsions de pollution. La sélection du signal SI ou S2 est effectuée en fonction de la présence ou non d'impulsions électromagnétiques de pollution.

En particulier, la sélection du signal peut être effectuée par les étapes suivantes : sélectionner un ensemble de cellules (i, k) présentant peu ou pas de fouillis de sol pour chaque signal SI et S2, - déterminer la puissance moyenne des signaux présents dans les cellules (i, k) de chaque ensemble, - sélectionner le signal SI ou S2 pour lequel la puissance moyenne est la plus faible. La sélection de cellules présentant peu ou pas de fouillis de sol peut par exemple consister à sélectionner des cellules dont la puissance est comprise dans une plage de valeurs prédéterminée. Les cellules d'un ensemble peuvent être contiguës ou non. Avantageusement, chaque ensemble de cellules est sélectionné de manière à comprendre un nombre de cellules suffisant pour que la présence éventuelle d'une cible dans cet ensemble ne perturbe pas la mesure du niveau de puissance. Un tel ensemble peut comporter, à titre d'exemple, quelques dizaines de cellules. Toujours avantageusement, chaque ensemble de cellules est sélectionné de manière à comprendre un nombre de cellules suffisant pour que la fluctuation de la mesure soit minimisée. L'ensemble peut également comporter quelques dizaines de cellules. Le signal SI ou S2 sélectionné par les moyens 31 est alors utilisé dans le reste de la branche A' de traitement. Le signal peut notamment être injecté dans les moyens 7 de compensation du filtre de réjection ou directement dans les moyens 6 de détection de cibles.

Selon une forme particulière de réalisation, le premier traitement donnant le signal SI comprend, suite au filtrage d'éventuelles impulsions électromagnétiques de pollution, une étape visant à restituer le même niveau moyen de puissance qu'avant cette étape de filtrage. Cette étape de compensation peut être réalisée par des moyens de traitement 32, par exemple intercalés entre le module 4 et les moyens 5 de traitement. Elle permet aux moyens 31 de sélectionner, parmi deux signaux SI et S2 de même puissance moyenne, celui présentant le plus faible bruit thermique.

Autrement dit, elle permet de sélectionner le signal présentant le plus grand rapport signal sur bruit. Dans le cadre du traitement CAGI, l'étape de compensation comprend les sous-étapes suivantes : - déterminer une moyenne des coefficients d'atténuation Gatt(i, k), notée m(Gatt(i, k)), - multiplier les signaux présents dans toutes les cellules (i, k) par l'inverse de cette moyenne, noté CCAGI et défini par la relation suivante : 1 CCAGI û m(Gatt(i, k)) Ainsi, pour chaque cellule (i, k), l'opération suivante est effectuée : [X(i,k)+ j.Y(i,k)]xCCAGI Lors de la description de l'invention faite en référence à la figure 3, nous avons considéré que le deuxième traitement donnant le signal S2 correspondait à une partie du traitement effectué dans la branche B dédiée à la détection d'un brouillage. En d'autres termes, il a été considéré que le signal S2 était utilisé pour la détection d'un brouillage radar. Bien entendu, le deuxième traitement peut tout aussi bien être réalisé par d'autres moyens, et l'invention peut être mise en oeuvre sans qu'il y ait détection d'un brouillage.

Par ailleurs, la notion de parallélisme de traitement doit être entendue au sens large, si bien que le premier et le deuxième traitement peuvent par exemple être réalisés alternativement par les mêmes moyens 5 de traitement, un circuit de dérivation permettant de relier le filtre 3 soit au module 4, soit aux moyens 5 de traitement. Un double traitement par les moyens 5 n'est cependant possible que si ces moyens 5 possèdent une puissance de calcul suffisante pour permettre un traitement dit en temps réel, c'est-à-dire autorisant une même cadence de traitement que le reste de la chaîne de traitement 30. (4) (5)

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de détection de cible par traitement radar, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : - effectuer deux traitements différents en parallèle pour un même signal radar, o le premier traitement comprenant successivement un filtrage (4) du signal radar apte à filtrer des impulsions électromagnétiques de pollution et une transformation de Fourier (5) du signal radar, le premier traitement donnant un signal SI, o le deuxième traitement comprenant une transformation de 10 Fourier (9) du signal radar et donnant un signal S2, - sélectionner, dans le signal (SI, S2) issu de chaque traitement, un ensemble de cellules (i, k) présentant peu ou pas de fouillis de sol, une cellule (i, k) correspondant à une case distance i dans une récurrence k, - déterminer la puissance moyenne de chaque ensemble de cellules 15 (i, k), - utiliser le signal issu du traitement pour lequel la puissance moyenne est la plus faible pour la suite du procédé de détection de cible.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 20 filtrage (4) d'éventuelles impulsions électromagnétiques de pollution comporte les sous-étapes suivantes : - une première étape d'atténuation de la puissance des signaux présents dans les cellules (i, k) par un coefficient d'atténuation Gatt(i, k) inférieur ou égal à 1, ce coefficient d'atténuation étant égal à 1 si la 25 puissance du signal dans la cellule est inférieure à un seuil S donné, - une deuxième étape de restitution d'un écho de cible atténué présent dans une case distance i, en multipliant les signaux des cellules par un coefficient de restitution P(i) fonction des coefficients d'atténuation Gatt(i, k) de la case distance i, de sorte que les impulsions de pollution soient 30 restituées dans une moindre proportion que les signaux utiles.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil S est sensiblement supérieur au niveau de puissance du bruit thermique.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier traitement comprend, suite au filtrage (4), une étape de compensation (32) visant à restituer le même niveau moyen de puissance qu'avant ce filtrage.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3 et selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de compensation (32) comprend les sous-étapes suivantes : - déterminer une moyenne (m(Gatt(i, k)) des coefficients d'atténuation Gatt(i, k), - multiplier les signaux présents dans les cellules (i, k) par l'inverse (CCAGI) de cette moyenne.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal (S2) issu du deuxième traitement est utilisé pour la détection d'un brouillage radar.
7. 7. Système radar, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens (4, 5, 9, 32) pour effectuer deux traitements différents en parallèle pour un même signal radar, o les moyens (4, 5, 32) pour effectuer le premier traitement donnant un signal SI et comprenant un module (4) apte à filtrer le signal radar d'impulsions électromagnétiques de pollution et des moyens (5) de traitement permettant une transformation de Fourier (5) du signal radar, o les moyens (9) pour effectuer le deuxième traitement donnant un signal S2 et comprenant des moyens (9) de traitement permettant une transformation de Fourier (9) du signal radar, - des moyens (31) pour sélectionner, dans le signal (SI, S2) issu de chaque traitement, un ensemble de cellules (i, k) présentant peu ou pas de fouillis de sol, une cellule (i, k) correspondant à une case distance i dans une récurrence k, - des moyens (31) pour déterminer la puissance moyenne de chaque ensemble de cellules (i, k),- des moyens (31) pour sélectionner le signal issu du traitement pour lequel la puissance moyenne est la plus faible.