Brevet FR2130563A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un procédé pour la détermination de l'angle de relèvement et/ou de site de plusieurs oscillations haute fréquence apparaissant dans une large bande de fréquence prédéterminée, avec utilisation de plusieurs récepteurs à large bande. Le radiorepérage est généralement une interaction judicieuse de fonctions très différentes. Il faut d'abord détecter les émissions dans l'éther. Les capteurs nécessaires sont habituellement constituées par des récepteurs de contrôle et des radiogoniomètres, avec des antennes appropriées. Les informations décelées sont ensuite traitées, de nouvelles connaissances étant obtenues par regroupement ou sélection. Les informations sont parfois enregistrées d'abord dans un document d'où elles peuvent être appelées en cas de besoin pour une nouvelle utilisation. L'intervention dans le fonctionnement du système s'effectue depuis un poste central, où sont reçues toutes les nouveautés et observations. Ce poste établit aussi les liaisons avec le monde extérieur, avec d'autres systèmes, qui peuvent émettre ou recevoir des demandes et des résultats de repérage. Dans une telle installation, on trouve habituellement des opérateurs plus ou moins nombreux, qui reçoivent, repèrent, analysent, notent, téléphonent, etc. Chacune de ces opérations peut être automatisée, selon l'état de la science et de la technique. On voit immédiatement que l'automatisation du radiorepérage se décompose en parties très différentes et indépendantes. C'est ainsi que l'automatisation de la bibliothèque par exemple exige des principes totalement différents de ceux de la collecte d'informations par les capteurs. Alors que la première est devenue un travail de routine pour le technicien, de nombreux développements et considérations sont encore nécessaires pour la seconde. Le balayage panoramique de grandes bandes de fréquence est un domaine très important du radiorepérage. Les exigences correspondantes sont notables. Il faut d'une part déceler des émissions de courte durée et la dynamique décelable doit en outre être très grande, car les émissions intéressantes apparaissent souvent à un faible niveau. La première condition ne peut pas être satisfaite avec un récepteur à syntonisation manuelle et n'est satisfaite que d'unotaçon très insuffisante, pour une sélectivité suffisante, par un récepteur panoramique, qui représente le premier stade d'automation. Le récepteur multiple est 72 10066 2 2130563 la conception la plus moderne pour cet usage. Il exploite simultanément un nombre très élevé de canaux, ce qui implique naturellement un appareillage énorme. Une radiogoniométrie devant fonctionner avec de tels récepteurs multiples serait également très coûteuse. L'invention a pour objet un procédé pour la détermination des angles d'incidence et/ou de site de plusieurs oscillations HF dans une large bande de fréquence prédéterminée, en évitant cette dépense élevée et en permettant le traitement des émissions avec les types de modulation les plus divers. Plusieurs installations réceptrices sont utilisées. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la fonction temporelle de la tension haute fréquence reçue est explorée de façon connue dans les installations réceptrices, à une fréquence prédéterminée, et les angles d'incidence et/ou de site des oscillations haute fréquence reçues sur une bande de fréquence prédéterminée sont calculés par un ordinateur central, à partir des valeurs d'exploration. Le procédé selon l'invention n'utilise par suite aucun récepteur multiple à bande étroite, mais des récepteurs monocanal à large bande, réalisés de la façon simple habituelle. L'appareillage est ainsi transféré dans l'installation de dépouillement. Les moyens nécesssaires sont de loin inférieurs à ceux d'une installation de radiogoniométrie fonctionnant avec plusieurs récepteurs multiples pour la surveillance d'une large gamme de fréquence. Une modification appropriée du programme du calculateur permet en outre d'adapter l'installation de radiogoniométrie, fonctionnant selon le procédé objet de l'invention, à tout type de modulation des émetteurs reçus. Dans une installation de radiogoniométrie à récepteurs multiples,.ces derniers doivent être adaptés à la modulation des émetteurs, c'est-à-dire avoir par exemple une large bande pour la réception d'émetteurs modulés en fréquence et une bande étroite pour la réception d'émetteurs modulés en amplitude ou la séparation d'émetteurs voisins. Des filtres en peigne seraient nécessaires pour la réception d'émissions Fl. Il est évident que seul un appareillage important permet de satisfaire à de telles conditions avec un seul appareil. L'utilisation accrue d'émissions à modulation spéciale doit être prévue pour l'avenir, par suite du haut niveau de la théorie de la modulation, de sorte qu'il n'y aura pratiquement plus de possibilités d'emploi de récepteurs multiples du type décrit. Des émissions à modulation nouvelle n'imposent par suite aucune intervention dans les appareils, dans le cas du procédé 10066 3 2130563 de radiogoniométrie selon l'invention. Il suffit de développer de nouveaux programmes de traduction pour le calculateur. Les calculateurs modernes étant de préférence numériques, les valeurs d'exploration obtenues par le procédé selon l'invention doivent être quantifiées. Le passage du flux d'informations analogique au flux numérique s'effectue de préférence dans la partie haute fréquence ou à fréquence intermédiaire des installations de réception. Les valeurs d'exploration obtenues sont de préférence quantifiées, le nombre des étages de quantification étant avantageusement choisi de façon que le bruit de quantification soit du même ordre que le bruit du signal. La fréquence d'exploration de la fonction temporelle de la tension HF reçue doit, selon le théorème d'échantillonnage, être égale au double au moins de la fréquence limite supérieure de la bande de fréquence à explorer, afin de ne perdre aucune information apparaissant dans la bande. Le convertisseur analogique-numérique effectuant cette exploration affecte une valeur numérique à chaque amplitude d'échantillonnage. C'est ainsi qu'à la bande d'ondes courtes de 4 à 5 MHz doit être explorée à 10 MHz au moins.et que le convertisseur analogique-numérique doit être réalisé pour cette fréquence. Il est techniquement plus simple de transposer la bande de fréquence mentionnée en basse fréquence, comme dans la technique à bande latérale unique, de façon à obtenir une bande entre 0 et 1 MHz. Il suffit alors que le convertisseur analogique-numérique puisse fonctionner à 2 MHz. Pour déterminer les directions d'incidence des émetteurs situés dans la bande de fréquence surveillée, il suffit d'explorer la bande de fréquence pendant un intervalle de temps prédéterminé seulement. Cette fonction d'observation est appelée fenêtre de données. Cette fenêtre peut être rectangulaire dans le cas le plus simple, c'est-à-dire que l'observation débute et se termine spontanément. Il en résulte toutefois une propriété secondaire gênante. Lorsque la bande de fréquence observée ne contient qu'un seul émetteur, dont le dépouillement ne devrait produire qu'une seule raie de fréquence, la fenêtre rectangulaire produit plusieurs raies secondaires autour de cette raie de fréquence. L'amplitude de ces raies secondaires peut être réduite si la fenêtre n'est pas rectangulaire, mais présente un tracé continûment croissant ou décroissant, au moins à l'origine et à l'extrémité de l'intervalle de temps observé. On peut concevoir les tracés les plus divers, 72 10066 4 2130563 c'est-à-dire les fonctions d'observation les plus diverses. Toutes les conditions préalables étant précisées, il est possible d'examiner le traitement de l'information proprement dit. Bien que de nombreuses procédures soient concevables, une seule a actuellement été 5 étudiée dans une certaine mesure. Il s'agit pour l'essentiel de la trans formation de Fourier et des méthodes qui en découlent. La transformation de Fourier permet de décomposer la fonction du signal sur une bande en ses composantes de fréquence, ce qu'on peut considérer comme une variante d'un récepteur multiple. La transformation 10 de Fourier doit être appliquée à une section finie d'une fonction tempo relle. La poursuite périodique de cette section permet de représenter la fonction sous forme d'une série de Fourier, de sorte que le spectre de fréquence complexe est constitué par des raies individuelles équidis-tantes. Le spectre étant limité vers le haut par hypothèse, il est pos-15 sible de poursuivre le spectre de fréquence périodiquement. Par suite de la réversibilité de la transformation de Fourier, il en résulte une fonction temporelle également constituée par des raies équidistantes. Ces dernières coïncident exactement avec les valeurs d'exploration. On obtient ainsi sur l'original, comme sur l'image, une présentation par 20 raies équidistantes, de longueur limitée. Le dépouillement par un cal culateur ayant un temps de multiplication réel de 8 jis et un temps d'addition réel de 2,5 jas exige toutefois un temps de calcul d'environ 20 mn, pour 4096 valeurs réelles par exemple et compte tenu d'un facteur 2 pour les instructions de gestion. Un tel temps de dépouillement est 25 inadmissible pour un système de radiorepérage. Selon une autre caracté ristique de l'invention, le dépouillement est par suite effectué à l'aide de la transformation de Fast-Fourier qui, avec un calculateur universel, permet de réduire le temps nécessaire dans un rapport de 350. L'emploi d'un calculateur spécial, adapté à la transformation de 30 Fast-Fourier permet d'augmenter encore de plusieurs ordres de grandeur la vitesse de dépouillement. Le processus de calcul s'effectue comme suit : les données d'entrée (nombre = M) sont extraites de la mémoire et traitées dans un premier étage. Ce premier résultat, qui ne comporte également que M données, 35 est réintroduit aux emplacements de mémoire précédemment utilisés. Ce processus est répété log M fois, après quoi la mémoire contient les données de sortie correspondant aux raies de fréquence. Le premier 10066 5 2130563 avantage de la procédure réside ainsi dans le fait qu'il ne faut jamais plus d'emplacements de mémoire que de données d'entrée. Le second avantage est toutefois qu'il n'y a plus que M/log M multiplications complexes et autant d'additions complexes à effectuer. Avec les chiffres précédents, on obtient ainsi un temps de calcul d'environ 3,5 s. Les valeurs des raies de fréquence se trouvent toutefois en mémoire dans un ordre binaire inverse et il faut encore classer les adresses de mémoire. Lorsque chaque installations réceptrice a fourni un tel spectre de raies de fréquence, un ordinateur central calcule la direction d'incidence de l'émetteur considéré à partir de raies de fréquence correspondantes, dont on peut étudier par exemple l'amplitude ou la phase relative. Les méthodes de calcul connues sont utilisables et les résultats de radiorepérage peuvent Stre disponibles pour toutes les raies de fréquence en un temps relativement court. Les propriétés de modulation de divers émetteurs récurrents sont parfois connues et il eât possible de tirer parti de ce fait pour le radiorepérage. On sait que des filtres adaptés permettent une détermination de l'émetteur désiré à partir du spectre d'amplitude, par corrélation avec une fonction du signal de cet émetteur, les données correspondantes étant ensuite transmises à l'ordinateur central pour détermination des angles de relèvement et/ou de site. Il est ainsi possible de déceler encore un émetteur dans un mélange de fréquences normalement inutilisable. L'invention prévoit un dépouillement de préférence numérique par un calculateur et n'utilise pas de moyens analogiques devant être adaptés aux diverses propriétés de modulation des émetteurs à recevoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, le calculateur est programmé de façon à présenter les propriétés d'un filtre adapté. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. 72 10066 6 2130563 Revendications 1. Procédé pour la détermination des angles de relèvement et/ou de site de plusieurs oscillations haute fréquence reçues sur une large bande de fréquence prédéterminée, à l'aide de plusieurs installations 5 réceptrices à large bande, ledit procédé étant caractérisé en ce que la fonction temporelle de la tension haute fréquence reçue est explorée de façon connue dans les installations réceptrices, à une fréquence prédéterminée, et un ordinateur central calcule les angles de relèvement et/ou de site des oscillations haute fréquence reçues sur la bande de 10 fréquence prédéterminée, à partir des valeurs d'exploration ainsi obtenues. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le passage du flux d'informations analogique au flux numérique s'effectue dans la partie haute fréquence ou à fréquence intermédiaire des installations 15 réceptrices. 3. Procédé selon revendication 1, caractérisé par la quantification des valeurs d'exploration obtenues. 4. Procédé selon revendication 3, caractérisé en ce que le nombre d'étages de quantification est choisi de façon que le bruit de quantifi- 20 cation soit du même ordre de grandeur que le bruit du signal. 5. Procédé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la fonction temporelle de la tension haute fréquence n'est observée que pendant un intervalle de temps prédéterminé et que la fonction d'observation (fenêtre de données) présente de préférence un tracé continûment 25 croissant ou décroissant, au moins au début et à la fin de l'intervalle de temps. 6. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur détermine le spectre de fréquence complexe à l'aide de la transformation de Fast-Fourier. 30 7. Procédé selon revendication 1, caractérisé par son application à la détermination d'émetteurs à propriétés de modulation connues, à l'aide d'un calculateur programmé en filtre adapté, à partir du spectre d'amplitude, par corrélation avec une fonction du signal correspondant à l'émetteur recherché.