Brevet FR2241077A1 — publié le 19750314

L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'éliminer les signaux d'écho provenant de cibles fixes ou lentement mobiles parmi les signaux d'écho reçus par le récepteur d'un aérien tournant. Ce procédé et ce dispositif sont utilisables notamment lorsque les signaux d'écho reçus sont envoyés directement à un dispositif de visualisation. En effet, des cibles fixes, telles que des montagnes, des colines, des forêts ... ou lentement mobiles telles que des nuages, des perturbations atmosphérlques, des brouillards denses... , de traduisent par des taches très brillantes et étendues sur les écrans panaramiques de visualisation, ces tâches ayant pour effet d'atténuer le contraste des cibles mobiles et par conséquent d1abaisser leur visiblite, et par une diminution des performances des organes de traitement automatique Ces taches sont particulièrement genantes à chaque fois que les informations radars sont exploitées directement par un opérateur se trouvant devant un écran de visualisation ou apparaissent les signaux bruts fournis par le récepteur radar. Le dispositif suivant l'invention permet de présenter à ltopérateur les signaux bruts fournis par le récepteur dépouillés des signaux dûs aux cibles radars fixes ou lentement mobiles. I1 est évident que si la propagation des signaux radars ne variat jamais et que si les signaux décho dus à des cibles considéréescomme non mobiles étaient réellement fixes, il suffirait de relever la carte des échos fixes et de l'utiliser pour masquer en permanence l'écran de visuâlisation. Cependant, en pratique, la propagation des signaux radars varie au cours du temps en fonction des conditions atmosphériques et fait fluctuer la position des stgnaux d'écho dans à des cibles réellement fixes. En outre, de nombreux échos considérés comme fixes à un instant donné sont en fait lentement mobiles, de plus ltexploitatjion étant faite à partir des informations visualfsées, il ne faut en awLossdétériorer l'information radar contenue dans les signaux venant du récepteur radar, étant donné que celle ci doit conserver toute sa densité et sa dynamique, ce qui exlut tout traitement direct des signaux reçus. On connait actuellement deux dispositifs utilisés pour éliminer les échos fixes. Cependant, des dispositifs ne sont.pas applicables à la visualisation directe des informations brutes fournies par un radar classique à impulsions. Le dispositif le plus connu est le dispositif dit tSI ( Moving Target Indicator) qui élimine les échos permanents par compensation après une translation de fréquence. Cependant ce dispositif présente l'inconvénient d'exiger un intervalle de récurrence très constant, de supprimer des échos valables dans les signaux d'écho des cibles mobiles, de présenter des vitesses aveugles, une cible mobile se déplaçant à une vitesse aveugle du système étant considérée comme une cible fixe, et de donner de nombreux résidus dans les zones étendues de cibles lentement mobiles.Toutes ces imperfections emptchenc ltexploitation diree- te par l'opérateur des signaux radars résultant apparaissant sur un écran de visualisation Le second dispositif connu utilise deux tubes à mémoire en cascade pour comparer trois impulsions successives. Les signaux s'inscrivent sous forme de charges déposées sur une cible isola n te mince par un canen à éloetrais qui peut relire ultérieurement les charges déposées. Cependant, ce dispositif qui est entièrement analogique présente l'inconvénient majeur d'être particulièrement instable dans le temps et de ne permettre aucune correction pour éliminer les nombreux résidus d'échos fixes obtenus. En outre, le dispositif présente aussi des vitesses aveugles. I1 existe d'autres dispositifs d'élimination d'échos fixes mais ceux-ci dont destinés à etre utilisés avec des systèmes de traitement numérique et automatique des informations. En général ces systmes font appel à des traitements qui dénaturent la dynamique et la densité des informations radars et qui d'autre part effectuent un traitement différé à l'aide de calculateurs qui pourraient etre utilisés à d'autres tâches. La présente invention permet de remédier aux inconvénients des dispositifs mentionnés ci-dessus. Le dispositif suivant la présente invention agit en temps réel sur les signaux reçus par le récepteur radar, et permet la visualisation directe des signaux résultants, dans lequel les signaux d'écho dus à des cibles fixes ou lentement mobiles ont été éliminés, ainsi que leur exploitation. Le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent etre adaptés à tout type de radar sans entraîner de modifications, ce que n'est pas le cas par exemple du système MSI. Le dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention est très fiable et d'un encombrement relativement réduit. Enfin, la connexion de ce dispositif à un organe de traitement automatique soulage ce dernier du point de vme des calculs et du volume mémoire, n'introduit aucun retard sur les signaux à traiter, ce qui permet un traitement en temps réel, et conserve la totalité des informations utiles pour le traitement automatique. L'invention est baséesur les considérations suivantes. Les échos-radars provenant de la réflexion sur un objet fixe des impulsions émises par l'aérien du radar, sont décalés par rapport à l'instant d'origine, c'est à dire l'instant de l'émission de l'impulsion, d'une durée constante pour une distance donnée de -l1obstacle. Cette durée constante correspond å la durée de propagation de l'impulsion jusqu"à l'obstacle et à la durée de propagation du signal d'écho reçnsmLs par cet obstacle. Dans le cas d'une cible fixe ou lentement-mobile, c'est à dire se déplaçant avec une vitesse minimale déterminée, cette cible apparat dans la même position pour deux tours successifs de l'aérien. Par contre une cible mobile est détectée dans deux positions différentes pour deux-tours successifs de l'aérien. Le procédé suivant l'invention consiste à diviser la zone circulaire couverte par l'aérien en secteurs, eux mêmes divi sés en cellules tels qu'un objet animé d'une vitesse minimale déterminée aitle temps de parcourir plus d'une cellule durant une rotation de l'aérien, à relever et à mémoriser les signaux d'écho reçus dans chaque cellule au courus d'une rotation de-l'aérien, à comparer les signaux reçus avec les signaux correspondants qui ont été mémorisés durant la ratation précédente, et à éliminer les signaux qui ne fluctuent pas de façon significative pour deux rotations successives de l'aérien. ILe dispositif Dour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention se caractérise par le fait qu'il comporte un codeur rapide analogique-digital servant à prélever des échantilons dans chaque cellule, un analyseur de secteurs qui relève et memorise les signaux d'écho à retenir pour chacune des cellules d'un-secteur, et un analyseur de corrélation tour à tour, coopérant avec une mémoire, qui compare,cellule par cellule, les signaux d'écho reçus pour un secteur avec les signaux correspondants mémorisés au cours de la rotation précédente, qui élimine les signaux n'ayant sensiblement pas fluctué et qui mémorise les signaux ainsi traités qui serviront de base- de comparaison pour la rotation suivante de l'aérien. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à totre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel La figure l est un schéma illustrant le principe de l'invention. La figure 2 est un schéma de blocs d'un dispositif suivant 1 'invention. La figure 3 est un schéma de blocs de l'analyseur de cellules du dispositif suivant l'invention. La figure 4 est un schéma de blocs de l'analyseur tour à tour du dispositif suivant l'invention. Dans les figures, les éléments identiques sont désignés par les mêmes références. La figure 1 représente une partie de la zone circulaire couverte par l'aérien du radar. Cette zone est divisée en secteurs, possédant un angle d'ouverture , eux-mêmes divisés en cellules C dont les dimeasions d sont déterminées de façon qu'un mobile se déplaçant avec une vitesse inférieure à une vitesse minimale déterminée n' ait pas le temps de parcourir plus d'une cellule durant une rotation l'aérien. Si l'on suppose par exemple que la durée d'une rotation de l'aérien est lOs et que la vitesse minimale (tangentielle ou radiale) à détecter est de lOOm/s, la distance d parcourue radialement ou tangentiellement par un mobile animé de cette vitesse, durant une rotation de l'aérien, est 1000 m soit lkm. Par donsé- quent, les dimensions radiale et tangentielle d'une cellule ne doivent pas excéder 1km. En supposant que la portée de l'aérien est 150 km, chaque secteur devra donc comporte N=150 cellules. D'autre part, si l'on souhaite respecter la distance d=lkm pour la portée maximale de l'aérien, soitJP=150km, lrtouverture de chaque secteur est définie par soit = 0,3820. Le nombre total de secteurs est alors soit 942. La zone couverte par l'aérien comporte donc NS = 141 300 cellules. Avec ce découpage, tout mobile animé d'une vitesse tangentielle ou radiale supérieure à lOOmls passe obligatoirement d'une cellule à une autre au cours d'une rotation de l'aérien. Par contre-un mobile se déplaçant avec une vitesse inférieure à lOOm/s où une cible fixe apparat dans la même-cellule pendant plusieurs tours successifs de l'aérien. Dans la figure 1, la flèche indique le sens de rotation de l'aérien. Suivant l'invention, les signaux d'écho reçus durant un tour de l'aérien sont mémorisés pour chaque cellule définie ci-dessus. Au tour suivant, la valeur des signaux reçus dans chaque cellule est comparée à la valeur mémorisée au tour précédent pour cette même cellule. Si les valeurs comparées accusent une différence significative, c'est que les signaux reçus nlappartien- nent pas à une cible fixe et doivent Autre dirigés vers le dispos il tif de visualisation ou le dispositif de traitement automatique. Par contre, si les valeurs comparées n'accusent aucune différence significative,c'est à dire si la différence de leurs valeurs absolues est inférieure à une valeur donnée prédéterminée, c'est que les signaux reçus correspondent à une cible fixe-ou lentement mobile et ne doivent pas être dirigés vers le dispositif de visualisation ou le dispositif de traitement automatique, mais doivent être éliminés des signaux transmis à ces dispositifs. Durant la rotation de l'6érien, l'onde radar est émise n fois durant le balayage d'un secteur. Chaque propagation de l'onde s'effectuant suivant la direction radiale, est appelée récurrence radar. Un secteur élémentaire comporte donc n récurrences radars. Celles-ci sont indiquées dans la figure 1 par les hachures radiales de la cellule C. La détermination des signaux d'écho dans une cellule donnée se fait par prélèvement de p échantilons pour chaque récurrence radar de ladite cellule. Ces prélèvemens d'échantillons correspondent au point d'intersection des hachures de la cellule C dans la figre 1. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est représenté, sous forme de schéma de blocs,dans la figure 2. Dans cette figure, la référence 1 désigne un codeur analogique-digital, la référence 2 désigne un analyseur du secteur en cours, la référence 3 désigne un analyseur de la corrélation tour à tour, la référence 4 désigne une mémoire, et la référence 5 désigne un dispositif de traitement en temps réel. Le codeur analogique-digital 1 sert à prélever la valeur du signal radar reçu R à une fréquence adaptée à la distance de la cellule considérée par rapport QU récepteur radar. Comme on vu VU ci dessus, le codeur 1. effectue p prélèvements pour chaque récurrence rader dans une cellule L'analyseur du secteur en cours 2, représenté sous forme de schéma de blocs dans la figure 3, permet de recueillir les signaux radar correspondants à chacune des N cellules d'un secteur considéré. L'analyse des signaux d'écho dans un secteur considéré est effectué séquentiellement pour chacune des récurrences du secteur considéré.Cet analyseur du secteur en cours peut se décomposer en deux dispositifs, à savoir un analyseur de récurrence comportant un circuit logique Al et un registre T2,et un analyseur de cellules comportant un circuit logique A2, un registre Rl et un registre R2. Le circuit logique Al détermine la valeur à retenir pour le signal d'écho reçu dans chaque cellule élémentaire par comparaison des valeurs des p prelèvements d'une récurrence. La valeur retenue i correspond au signal d'écho maximal durant la récurrence et est mémorisé dans un registre T2 servant de mémoire temporaire.A la première récurrence radar d'un secteur élémentaire analysée, les valeurs mémorisées dans le registre T2 sont transférées, par l'intermédiaire d'une porte ET 6,d'un circuit logique A2, et d'une porte ET 7, à un registre R1 comportant N étages (N étant le nombre de cellules du secteur considéré).A la fin de la récurrence ce registre R1 contient les signaux d'écho reçus par chacune des cellules A la récurrence suivante, le registre R1 fonctionne en anneau en passant par le circuit logique A2 qui permet de trouver la valeur à retenir pour la cellule considérée, en comparant la valeur du signal d'écho maximale qui a été mémorisée lors de la récurrence précédente pour la cellule considérée et la valeur maximale i, qui lui est fournie par la porte 6 pour la récurrence en cours. ta valeur retenue est alors mémorisée dans ltemplacement correspondaWt du registre R1. Cette opération se répète à chaque récurrence du secteur considéré, soit n fois. A la nieme récurrence du secteur considéré, et pour chaque cellule élémentaire, le résultat donné par le circuit A2 est transféré dans un registre R2, comportant N étages,par l'intermédiaire d'une porte ET 8. L'aiguillage des valeurs vers les registres R1 ou R2 est réalisé au moyen des portes ET 7 et 8 dont une entrée reçoit le signal de sortie du circuit logique A2. La second entrée de la porte 7 reçoit un signal r .n-l) qui est le signal retenu à la fin de toutes les récurrences du secteur sauf la dernière.Par conséquent les (n-l)ièmes valeurs relevées pour chaque cellule d'un secteur sont transférées dans le registre Rl. Par contre, la porte 8 reçoit le signaldo r, correspondant à la dernière récurrence du secteur. Par conséquent,le registre R2 reçoit la valeur qui a été finalement retenue, a la fin des n récurrences, pour chaque cellule du Secteur. Le registre R2 contient alors l'image I des signaux d'écho reçus durant ce secteur. Les valeurs emmagasinées dans le registre R2 sont utilisées par l'analyseur de corrélation tour à tour lors de la rotation suivant de l'aérien. Cet analyseur tour à tour, représenté sous forme de schéma de blocs dans la figure 4, comporte un disposi tif d'analyse logique 9 qui coopère avec la mémoire 4 et un registre R3 comportant N étages. Ce dispositif d'analyse logique 9 peut autre soit un circuit câblésoit un organe de traitement micro-programmé.Le dispositif d'analyse logique reçoit d'une part la valeur I provenant du registre R2, correspondant à l'image des signaux d'écho reçus pour le secteur en cours d'analyse, et d'autre part une valeur M m, provenant de la mémoire 4 par l'intermédiaire du registre R3scorrespondant aux signaux écho reçus dans ce secteur pendant la rotation précédente de l'aérien. Pour chaque secteur considéré, la comparaison des valeurs I et Mm se fait cellule par cellule, en correspondance avec les différentes valeurs mémorisées respectivement~dans les différents étages des registres R2 et R3. La valeur I n'est prise en considération que si elle est supérieure à un seuil So dit seuil de bruit. Ce seuil peut dépendre de différents facteurs, à savoir de la distance, de lla- zimut etc. Une valeur I supérieure à ce seuil est dite identique à la valeur mémorisée Mm si la valeur absolue de la différence entre ces deux valeurs est inférieure à une valeur h , dite valeur de fluctuation, qui peut également dépendre de différents facteurs (distance, azimuts valeur de Mn...).On considère que la valeur I a fluctué si elle satisfait à la relation suivante lI -.Mj M| > Lorsque cette relation est vérifiez, 91 y a présomption de cible mobile,tandis que lorsque elle n'est pas vérifiée il y a présomption de cible fixe ou considéré comme telle L'analyse de cette fluctuation par le circuit d'analyse logique 9 permet de déterminer de nouvelles valeurs Mi devant être mémorisées pour servir de base de comparaison lors de la rotation suivante de 11 aérien. Dans le cas où cette relation n'est pas vérifiée, le dispositif d'analyse logique 9 transmet un signal d'inhibition inh à l'entrée d'une porte ET 10 qui reçoit d'autre part les signaux d'écho R en provenance du récepteur ra dar, le signal dlinhibition bloquant la porte 10 et interdisant la transmission des signaux d'écho correspondants à des cibles fixes ou considérées comme telles vers le dispositif de visualisation ou le dispositif de traitement branché en aval. Par cou- séquent, les signaux de sortie Rv de la porte 10 sont constitu par les signaux d'écho reçus par le radar dans lesquels ou a éli- miné les signaux d'écho correspondant aux cibles fixes. La mémoire 4 est gérée par le circuit d'analyse lo- gique 9. Cette mémoire est une mémoire vive organisée en bacs variables circulants, le bac lu correspondant au secteur précé- dant celui en cours de traitement, ce qui permet de générer les signaux d'lnhibition éliminant les signaux radars correspondant aux cibles fixes. Le bac mis en mémoire correspond à celui qui vient dtEtre traité et est directement inscrit à la suite du pre cédent. Ce système permet d'avoir une occupation mémoire part culièrement souple qui s'adapte à la variation des échos fixes ou lentement mobiles. la présente invention permet donc de présenter à l'opérateur ou à un organe de traitement automatique, des signaux bruts fournis par un récepteur radar dans le quels les signaux dûs à des cibles fixes ou lentement mobiles ont été éliminés. Le dispositif suivant l'invention présente en outre l'avantage de ne pas avoir de vitesse aveugle au dessus dune vitesse minimale donné, et autre particulièrement stable dans le temps étant donné qu'il est uniquement constitné par des cirmiits digitaux, mis à part le circuit d'inhibition qui n'a cependant pas besoin de réglage une fois le réglage initial effectué. Enfin le dispositif suivant l'invention présente un encombrement relativement réduit et ne pose pas de problèmes de construction étant donné qu'il est réalisé à l'aide d'éléments connus dans la technique. REVENDICATIONS I. Procédé pour éliminera parmi les signaux d'écho reçus par le recepteur d'un aérien tcur'tIeSsignaKd'otXLoe=esoe dent à des cibles dont la vitesse est inférieure à une valeur minimale, caracterisé par le fait qu'il consiste à diviser la zone circulaire couverte par l'aérien en secteurs, eux-mêmes divisés en cellules telles qu'un objet animé de ladite vitesse minimale ait le temps de parcourir plus d'une cellule durant une rotation de l'aérien, à relever et à mémoriser les signaux d'écho reçus dans chaque cellule au cours d'une rotation de l'aérien, à comparer lesdits signaux reçus avec les signaux correspondants qui ont été- mémori- sés durant la rotation précédente et à éliminer ceux qui ne fluc- tuent pas de façon significative pour deux rotations successives de l'aérien 2. Procédé suivant la revendication I, caractérisé par le fait que l'angle d'ouverture de chaque secteur correspond à n récurrences d'émission et réception de signaux radar, et que dans chaque cellule on prélève p échantillons pour chaque récurrence 3.Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les p échantillons prélevés pour chaque récurrence sont comparés séquentiellement pour ne retenir que la valeur maximale qui sert elle même de base de comparaison pour la récurrence suivante de la même cellule au cours d'une rotation de l'aérien, la valeur maximale finale retenue à la fin des n récurrences d'une cellule constituant la valeur mémorisée qui est retenue pour la comparaison au cours de la rotation suivante de l'aérien 4.Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications I à 3 prises dans leur ensemble, carac térisé par le fait qu'il comporte un codeur rapide analogiquedigital prélevant E échantillons durant chaque récurrence de chaque cellule, un analyseur de secteur en cours qui relève et mémorise les signaux d'écho à retenir pour chacune des cellules d'un secteur, et un analyseur de corrélation tour à tour, coopérant avec une mémoire, qui compare, cellule par cellule, les signaux d'écho reçus pour un secteur avec les signaux correspondants mémorisés au cours de la rotation précédente, qui élimine les signaux n'ayant sensiblement pas fluctués et qui mémorise les signaux ainsi traités qui serviront de base de comparaison pour la rotation suivante de l'aérien. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'analyseur du secteur en cours comporte un analyseur de récurrence qui détermine la valeur à retenir pour chaque récurrence, à la fin du cycle des 2 prélévements, dans chaque cellule, et mémorise cette valeur dans un registre (T2) servant de mémoire temporaire, et un analyseur de cellule comprenant un circuit logique (A2) déterminant la valeur à retenir pour chaque cellule d'un secteur pour la récurrence en cours, un registre (RI) recevant les valeurs retenues pour chaque cellule au cours d'une récurrence, et un registre (R2) recevant la valeur à retenir pour chaque cellule d'un secteur R la fin des n récurrences. 6. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'analyseur de corrélation tour a tour comporte un dispositif d'analyse logique (AL) qui compare, cellule par cellule, pour le secteur considéré, la valeur I correspondant à la rotation en cours à la valeur mémorisée correspondante Mm pour la rotation précédente, détermine s'il y a fluctuation ou non et mémorise les signaux servant de base de comparaison pour la rotation suivante de l'aérien.-