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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

Détection transhorizon des mobiles à basse altitude
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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ABSTRACT

Radars - Detection of mobiles in the clutter

This article describes methods of signal processing applied to radars. Moving Target Indicator (MTI) is analyzed, with the particular case of echoes received by airborne pulse doppler radars. Following, continuous radars for target velocity measurement are described. Then an analysis of the characteristic properties of the clutter and their effects on target visibility is given. Linear filtering via the study of pulse-compression, correlation, pulse-doppler and high angular resolution radars is then detailed.

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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KEYWORDS

radar detection   |   signal processing   |   detection   |   location   |   Analysis of radio communication signals   |   airborne radar

DOI (Digital Object Identifier)

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


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4. Détection transhorizon des mobiles à basse altitude

4.1 Concept général

L'intérêt des systèmes de détection transhorizon est de permettre l'observation, à de très grandes distances, d'objets évoluant à basse altitude. En effet, les solutions classiques de radars hyperfréquences (microwaves radars ) ne permettent pas la détection des objets en dessous de l'horizon radar, soit :

Pour un radar sol, dont l'antenne est située entre 10 et 30 m au dessus du relief, un horizon radar distant est de 13 à 23 km. Cela lié au profil de gain des aériens et à l'effet de sol conduit à des portées de détection très limitées (environ 20 à 40 km) des cibles évoluant à basse altitude.

  • Pour augmenter cette portée de détection, on peut alors faire appel, soit à des systèmes de détection aéroportés, soit à des phénomènes particuliers de propagation qui se rencontrent dans le domaine des hautes fréquences (de 3 à 30 MHz) et des très hautes fréquences (jusqu'à 100 MHz) qui utilisent des propriétés particulières du milieu de propagation (ondes de surface) ou la faculté des ondes hautes fréquences de se réfléchir, ou plus exactement de se rétrodiffuser, sur les couches supérieures de l'atmosphère (rétrodiffusion ionosphérique).

  • On arrive ainsi à deux concepts de radars transhorizon :

    • les radar transhorizon à ondes de surface (Ground-waves or surface-waves radars) ;

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

    • Les radars à onde de surface ont une portée liée à leur longueur d'onde : jusqu'à 50 km en très haute fréquence (30 à 100 MHz), et jusqu'à 400 km dans la partie basse des hautes fréquences (2 à 18 MHz), avec des puissances émises de quelques dizaines à quelques centaines de kW.

      Leur domaine d'utilisation est la surveillance maritime, les meilleures propagations étant obtenues au niveau de la mer.

      • Les radars à rétrodiffusion ionosphérique...

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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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