Présentation

Article

1 - STAP ET TRAITEMENT DES SIGNAUX RADAR

2 - TRAITEMENTS RADAR SPATIO-TEMPORELS

3 - ARCHITECTURES DES TRAITEMENTS RADAR STAP

4 - MÉRITES RELATIFS DES TRAITEMENTS STAP PRÉ-DOPPLER ET POST-DOPPLER

  • 4.1 - Estimation des coefficients de filtrage adaptatifs
  • 4.2 - Exclusion du signal cible des données d'entraînement
  • 4.3 - Hétérogénéité du fouillis
  • 4.4 - Charge calculatoire
  • 4.5 - Estimation de la position angulaire des cibles
  • 4.6 - Compatibilité antibrouillage et STAP

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TE6710 v1

Architectures des traitements radar STAP
Traitements spatio-temporels adaptatifs en radar

Auteur(s) : Laurent SAVY, François LE CHEVALIER

Date de publication : 10 févr. 2009

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Les traitements adaptatifs spatio-temporels, en anglais Space Time Adaptive Processing (STAP), sont des traitements qui exploitent conjointement les deux dimensions spatiale et temporelle des signaux reçus sur un réseau d'antennes, contrairement au traitement d'antenne classique qui n'exploite que la dimension spatiale, pour leur filtrage/séparation. Cette structure de traitement permet de tirer parti des propriétés spécifiques bidimensionnelles spatio-temporelles, ou dans le domaine dual, angle-fréquence, des signaux reçus. Cela s'avère particulièrement intéressant notamment dans le cas d'une propriété de couplage angle-fréquence des signaux reçus, où, si les signaux sont étendus dans les deux espaces pris séparément, ils n'occupent cependant qu'une dimension 1D dans l'espace 2D. Leur filtrage/séparation devient alors possible par traitements STAP, alors qu'elle ne l'était pas par traitement mono-dimensionnel spatial ou temporel.

Cette problématique se rencontre en particulier dans le cadre du filtrage des signaux d'échos de sol reçus par un radar aéroporté, pour lesquels il existe un lien direct entre direction d'arrivée et fréquence Doppler. Ces échos de sol, ou fouillis, sont classiquement filtrés en radar par un traitement spatial (filtrage spatial par le lobe d'antenne) suivi d'un traitement Doppler (filtrage fréquentiel). Ces échos, étendus dans les deux domaines spatial et fréquentiel, ne sont ainsi qu'imparfaitement filtrés, et leurs résidus limitent encore fortement les performances en détection.

Dans ce contexte, l'emploi de traitements STAP est d'un apport majeur, et leur implantation dans des produits opérationnels est maintenant rendue possible par l'arrivée d'antennes actives à réception multi-voies, associée à l'accroissement des capacités de calcul des machines embarquées. Les deux applications principales à court et moyen terme en radar aéroporté sont la détection des cibles terrestres mobiles lentes en mode air-sol (cible en compétition avec les échos de fouillis entrant par le lobe principal de l'antenne) et l'amélioration de la détection des cibles aériennes sur les zones de la carte radar distance-Doppler polluées par le fouillis en mode air-air (cible en compétition avec les échos de fouillis vus à travers les lobes secondaires de l'antenne). Ces deux contextes serviront de canevas applicatif dans l'article.

Le choix d'une architecture précise de traitement, notamment pré- ou post-analyse Doppler, reste cependant très complexe en raison de la variété à la fois des architectures possibles et des contextes opérationnels, ainsi que des arguments parfois contradictoires qui président à ce choix.

Cet article est destiné à l'ingénieur non spécialiste du STAP mais maîtrisant les bases du radar et du traitement de signal. L'objectif est d'expliciter les principes fondamentaux des différentes architectures de traitements STAP, et les critères de choix en faveur de l'une ou l'autre, pour une application radar aéroporté. Il n'existe en effet pas une architecture globalement optimale de traitement, mais plutôt des architectures plus ou moins bien adaptées aux cas pratiques à traiter.

Par ailleurs, de nombreuses questions restent encore ouvertes et doivent être tranchées sur données réelles. L'objectif de cet exposé n'est pas de répondre à ces questions en suspens, mais plutôt de présenter différents points de vue à considérer.

Dans une première partie, l'article présentera plus en détail l'intérêt et la problématique du traitement STAP dans le contexte radar aéroporté. Deux configurations canoniques mettant en évidence l'intérêt des traitements STAP seront étudiées : la configuration radar à antenne à implantation latérale (application air-sol pour la détection des cibles lentes sur avion d'affaires) et la configuration Radar à antenne à implantation frontale (application air-air et détection des cibles aériennes sur avion d'armes). L'accent sera mis sur la localisation du fouillis dans le domaine distance-Doppler-angle, à l'origine de l'intérêt des traitements STAP et de leurs spécificités en fonction de l'application.

Une deuxième partie présentera les principes généraux du traitement STAP, puis une troisième partie s'attachera à décrire les différentes architectures de traitement STAP pré- et post-Doppler.

Une quatrième partie analysera les avantages et inconvénients des deux types de macro-architectures (pré- ou post-Doppler), et une synthèse de ces analyses sera enfin fournie dans une cinquième partie.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te6710


Cet article fait partie de l’offre

Le traitement du signal et ses applications

(156 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

3. Architectures des traitements radar STAP

3.1 Généralités et notations

Comme il a déjà été mentionné, le STAP réalise un filtrage adaptatif bidimensionnel, où différentes voies spatiales (sorties numérisées des sous réseaux de l'antenne) sont combinées à des instants différents (voies temporelles classiquement désignées comme le nombre d'impulsions du filtre STAP ou le nombre de retards STAP) par l'intermédiaire de coefficients de filtrage estimés de manière adaptative sur des données d'entraînement, choisies dans des cases distance adjacentes à la case distance traitée, appelée cellule sous test (CST). L'estimation de ces coefficients est toujours déduite, plus ou moins directement, de la matrice de covariance du signal reçu du fouillis, qui est la quantité clé dans le processus d'adaptation. Toute implantation de traitement STAP doit rester impérativement cohérente avec la stratégie du traitement radar visant à obtenir une PD élevée tout en maintenant une très faible PFA. Pour atteindre cet objectif, le traitement STAP retenu devra donc idéalement respecter les étapes suivantes :

  1. sélection des données d'entraînement de même statistique que la CST ;

  2. exploitation des données d'entraînement pour « entraîner » le traitement STAP à supprimer le fouillis dans les données d'entraînement, tout en conservant le signal cible potentiel dans la CST ;

  3. détection par comparaison du niveau de puissance dans la CST après filtrage au niveau de puissance dans les données secondaires (données dans des cases voisines après filtrage).

Dans la suite de l'article, les conventions de notations suivantes, largement répandues, seront adoptées :

  • N désignera le nombre de voies spatiales,

  • M désignera le nombre de voies temporelles (nombre d'impulsions ou nombre de retards),

  • Mp désignera le nombre d'impulsions dans une rafale cohérente d'impulsions,

  • K désignera le nombre de cases distance.

Les données impliquées dans le filtrage STAP seront regroupées sous la forme d'un cube de données (figure 12).

Le terme « données d'entraînement » fera référence aux données utilisées pour l'estimation des coefficients du filtre STAP, alors que le terme « données...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Le traitement du signal et ses applications

(156 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Architectures des traitements radar STAP
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BRENNAN (L.E.), REED (I.S.) -   Theory of adaptive Radar.  -  IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 9, no 2, p. 237-252, mars 1973.

  • (2) - BRENNAN (L.E.), MALLET (J.D.), REED (I.S.) -   Adaptive arrays in airborne MTI.  -  IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. AP-24, no 5, p. 607-615 (1976).

  • (3) - KLEMM (R.) -   Principles of space-time adaptive processing.  -  The Institution of Electrical Engineers, London, UK (2002).

  • (4) - WARD (J.) -   Space-time adaptive processing for airborne radar.  -  Lincoln Laboratory MIT Technical report, no 1015, 13 déc. 1994.

  • (5) - RICHARDSON (P.G.) -   Space-time adaptive processing for manoeuvring airborne radar.  -  IEE Electronics and Communication Engineering Journal, p. 57-63, fév. 1999.

  • (6) - KELLY (E.J.) -   An adaptive detection algorithm.  -  ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Le traitement du signal et ses applications

(156 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS