Chapitre II Détection dune cible ponctuelle (mesures distance, vitesse, angles)

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1 Chapitre II Détection dune cible ponctuelle (mesures distance, vitesse, angles)

2 Détection dune cible ponctuelle 1. Mesure en distance 2. Mesure en vitesse 3. Mesure angulaire. 4. Introduction au récepteur optimal et fonction dambiguïté

3 1.Mesure en distance Zone aveugle f R1 Impulsion reçue à t 0 = t R2 f Impulsion reçue à t t R1 Zone aveugle

4 1. Cibles confondues Le radar ne peut recevoir lorsquil émet Largeur de la zone aveugle: –pour une impulsion à fréquence fixe : –cas général : Ex : =10 -6 s, d=150 m intérêt pour les impulsions courtes

5 1. Mesure en distance: principe D cible 12 TRTR TPTP c.T p 2 D Triangle issu du traitement dans le récepteur optimal (corrélateur temporel)

6 1. Mesure en distance: ambiguïté 21n TRTR n.T R T P « vrai » T P estimé D cible Cible (position estimée)

7 La mesure du retard est connue [T R ] ambiguïté dans la mesure de la distance. Pour lever l'ambiguïté, il faut que T p < T R. choisir T R / D ambiguïté > portée du radar. –ex : F R =1 kHz, D ambiguïté =150 km

8 1. Radar sans ambiguïté distance (SAD) TRS 2230 F R =375 Hz, D ambiguïté =400 km, Portée=350 km Palmier F R =250 Hz, D ambiguïté =600 km, Portée=400 km

9 1. Mesure en distance: suppression dambiguïté par procédé bifréquence

10 Ex RDI Radar HFR T R =8 s, FR=125 kHz, f=1kHz D ambiguïté =1200m 150 km

11 1. Suppression dambiguïté distance par Staggering (RBE2) Signal émis Signal reçu Coïncidence émission Coïncidence réception

12 Premier train dimpulsion à T R1 + mémorisation Deuxième train à T R2 + mémorisation Étude de la coïncidence des impulsions émises et reçues Autre avantage : déplacement de la zone aveugle dun train dimpulsion à lautre

13 1. Mesure en distance: pouvoir séparateur Cibles non résolues Cibles en limite de résolution Cibles résolues

14 1. Mesure en distance: pouvoir séparateur

15 2. Mesure de la vitesse radiale Zones aveugles

16 2. Mesure de la vitesse radiale Effet Fizeau-Doppler : Décalage fréquentiel du fait de la vitesse radiale –Remarque :V R > 0 : l'émetteur se rapproche du récepteur

17 Soit d(t) = RC la distance cible-radar et t le temps que met l'onde pour faire le parcours radar/cible/radar (parcours aller/retour). à t = 0: à t : Pour un parcours aller et retour de l'onde:

18 Onde émise : e(t) = A cos(2 f 0 t) k : facteur d'atténuation sur le parcours : r(t)=k e(t- t)= kAcos[2 f 0 (t- t)]=kAcos(2 f 0 t- )

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20 Remarque : f D << f 0. Ex f 0 = 3 GHz, V R = 300 m/s, f D= 6kHz r(t) = k A cos(2 f 0 t + 2 f D t - 0 ) r(t) = k A cos[ 2 f 0 + f D ) t - 0 ]

21 0 +1/ f Spectre signal reçu: f 0 +f d -f r f 0 +f d f0f0 Spectre signal envoyé: 2. Mesure en vitesse : ambiguïté f d est connue [F R ]

22 2. Ambiguïté vitesse De la même manière, il faut, pour lever l'ambiguïté, que f D < f R Incompatibilité des deux levers d'ambiguïté. Un radar non ambigu en distance (T R grand) le sera totalement en vitesse (F R petit).

23 2. Mesure en vitesse: levé dambiguïté Gaussienne du fait de la modulation de lécho par le lobe du faisceau qui tourne

24 2. Mesure en vitesse: pouvoir séparateur Largeur filtre Doppler Temps observation cible

25 2. Écart minimum de vitesse entre deux cibles Pouvoir de résolution vitesse limité par : –Largeur des raies 1/T e –Largeur des filtres Doppler : on ne peut séparer deux cibles dont les échos tombent dans le même filtre (largeur 1/T c )

26 3. Mesure angulaire: principe Cible Signal reçu (site ou gisement) Signal maximal Pas dambiguïté !

27 3. Mesure angulaire: pouvoir séparateur Signal reçu

28 Etude plus précise Ecart entre les cibles

29 Rappels cours dantenne Illumination uniforme (cf. exemple) –Lobes secondaires –13dB, diffus –17, -21,- 23dB

30 -13dB LI uniforme

31 Illumination Gaussienne tronquée à –20dB : –dégradation de la directivité( 1.3), –amélioration des lobes secondaires (-40dB)

32 Résolution angulaire LI uniforme 0 S condition de résolution

33 Synthèse :volume de confusion s G D D

34 Synthèse Principe de mesure AmbiguïtéPouvoir séparateur (résolution) Lever dambiguité DistanceD=cT p /2 cT R /2Staggering Bifréquence Vitesse radiale V R = f D /2 f R /2 Bd (largeur des filtres Doppler) 1/T c Staggering Angles 3dB

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37 Chapitre III Introduction au récepteur optimal et fonction dambiguïté

38 Récepteur optimal (bruit blanc) Signal complexe reçu pendant : Supprimé par détection denveloppe t0t0 fDfD

39 Bruit –Spatialement omnidirectionnel –Fréquentiellement blanc –Premier filtrage par lantenne (diagramme maximise le signal dans la direction recherchée + réjection grâce aux lobes secondaires)

40 Récepteur optimal Structure maximisant le S/N : Corrélateur temporel sur T e entre r(t) et signal estimé de la forme : + détection denveloppe (élimination du terme de phase inconnu)

41 Structure du récepteur optimal r(t)=s(t)+n(t) S Seuil S

42 Forme de la surface (lieux des maxima (ambiguïtés)), dimension des « pics » (résolution, pouvoir de discrimination) sont fonction de e(t))

43 Surface définie par

44 Choix de e(t) Déterminant pour : –A) Les ambiguïtés distance, vitesse –B) Le pouvoir discriminateur (pouvoir de résolution) –C) La précision de la mesure distance et vitesse Fonction dambiguïté

45 Caractérise les propriétés intrinsèques de la forme donde

46 Fonction dambiguïté Signal reçu Signal émis Rendu négligeable Recentrage de la cible à lorigine : Écarts Estimé/Vrai

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48 Résultat fondamental –On ne peut améliorer lambiguïté dans un domaine sans la détériorer dans un autre !

49 Exemple Fonction dambiguïté « type » punaise

50 A) Ambiguïtés et fonction dambiguïté v d v d Cas réel ambiguïtés lobes secondaires Cas idéal (théorique)

51 B) Pouvoir de résolution

52 B) Pouvoir de résolution et fonction dambiguïté 3dB Résolution vitesse Résolution distance

53 Domaine Doppler lié à la vitesse de la cible Domaine retard (en nombre d'échantillons) lié à la distance de la cible Ambiguïté distance Ambiguïté Doppler Trajet direct Cible

54 C) Précision des mesures distance et vitesse Bruit de mesure –Valeur moyenne nulle –Ecarts type liés à la forme des pics de corrélation (R rapport énergétique)

55 Récepteur adaptatif : cas dun « bruit » coloré inconnu: brouilleur 1) Procédé OLS (Opposition de Lobes Secondaires) : –Antenne principale : fort gain : S utile dans lobe principal+brouillage dans lobes secondaires et diffus –Antenne(s) auxiliaires isotropes : reçoit le signal du brouilleur (S utile négligeable)

56 OLS Brouilleur Cible + - A

57 : optimisé afin de réduire le bruit en sortie

58 2) FFC (Formation de faisceau par le calcul) –Loi de pondération complexe Technique de « nulling » création de trous de détection dans la direction des brouilleurs.

59 FIN