Brevet FR2264291A1 — publié le 19751010

Laprésente invention se rapporte à des circuits permettant, dans un radar Doppler cohérent à impulsions à extraction par portes de distance, dtéli miner les zones denses. On entend par zones denses1 dans un système radar, des régions de l'espace exploré dans -lesquelles on détecte une forte densité d'échos. Ces échos sont des échos indésirables renvoyés, par exemple, par deys obstacles de grandes dimensions. Les obstacles fixes, quelles que soient leurs dimensions, peuvent être éliminés en mettant en oeuvre un radar Doppler cohérent à impulsions comportant des circuits d'élimination des échos fixes de tout type connu. Un tel radar ne permet cependant pas d'éliminer les échos fixes fluctuants correspondant par exemple au retour de mer et aux forets dont les arbres sont agités par le vent ainsi que les échos dus par exemple aux nuages et précipitations atmosphériques ; ces échos indésirables ont ein général une grande amplitude de sorte qu'ils rendént difficile la détection d'échos mobiles éventuels qui leur sont superposés. Dans le cas de traitement digital du signal, une solution a été proposée pour éliminer ces zones denses lorsque les signaux sont appliqués, tranche de distance par tranche de distance1 à une batterie de filtres couvrant la gamme des fréquences Doppler à détecter. On détermine2 à l'aide de circuits logiques comportant un registre à décalage, s'il existe une zone d'échos de densité supérieure à un seuil prédéterminé et on interdit alors la prise en compte des-signaux fournis par la batterie de filtres dans une certaine tranche de -fréquences Doppler supposée correspondre en général à la bande de ces échos fluctuants. - Hais un tel dispositif conduit à une perte d'information inévitable car les échos mobiles dont les fréquences Doppler correspondent à la ou aux tranches de fréquence supprimées sont aussi éliminés.De plus, ce dispositif ne peut s'appliquer aux -systémes radar dans lesquels on nue fait pas de mesure de vitesse des cibles mobiles détectées. Une autre solution plus simple pourrait consister, dans Le cas d'un radar à portes de distance à prévoir un canal correspondant à une tranche de distance au delà de la zone utile surveillée par le radar et ne comportant en principe pas d'objectifs mobiles et à utiliser le signal détecté dans cé canal -avec une intégration à constante de temps longue pour cl'mander le seuil de détection d'un objectif mobile dans les autres canaux. Nais cette solution n'est pas adaptée au cas où par exemple il ne pleut pas dans cette tranche de distance lointaine, et il pleut dans les tranches utiles. Par ailleurs, comme il est connu, l'utilisation d'une antenne à polarisation circulaire ne suffit pas à éliminer complètement les échos de pluie. Un objet de la présente invention est précisément de remédier à ces inconvénients en permettant l'élimination quasi-totale de l'effet des zones denses dans un radar Doppler cohérent b impulsions utilisant des portes en distance pour le traitement du signal. Selon l'inveation, il est prévu un dispositif d'élimination de zones denses pour un radar Doppler cohérent b-impulsions dans lequel le signal video est traité tranche de distance par tranche de distance et, pour chaque tranche de distance, la voie de traitement comporte en sortie un circuit détecteur, un filtre passe-bas intégrateur de constante de temps Tl et un circuit à seuil réglable indiquant si un écho mobile a été détecté ou non dans cette tranche de distance > caractérisé en ce que ledit dispositif comprend, pour chaque voie de traitement, une voie en dérivation à la sortie dudit filtre passe-bas comportant un deuxième filtre passe-bas intégrateur de constante de temps T2 et éventuellement un amplificateur, la sortie de cette voie en dérivation étant con nectée à l'entrée de commande de niveau de seuil du circuit à seuil, et en ce que ladite constante de temps T2 est choisie plus longue que la constante de temps Tl. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints ou - la figure 1 représente le schéma d'un type connu de sélecteur en distance ; - la figure 2 est un schéma du dispositif selon l'invention pour chaque sélec teur en distance et - la figure 3 représente des courbes explicatives. L'invention sera décrite, sans que cela soit en rien limitatif dans le cas particulier d'un radar Doppler cohérent à impulsions dans lequel le signal video est traité dans une série de dispositifs bien connus appelés sélecteurs en distance. Sur la figure 1 on a représenté le schéma d'un tel sélecteur en distance connu. I1 comprend tout d'abord une porte en distance 1 qui reçoit le signal video S du radar. On rappellera que ce signal dans un radar Doppler cohérent à impulsions est obtenu à la sortie d'un discriminateur de phase qui, à chaque instant fournit un signal dont 1' amplitude est proportionnelle à la phase du signal reçu par le radar par rapport à la phase de l'impulsion émise correspondante. L'ouverture de la porte en distance 1 est commandée à chaque période de répétition pendant un temps très court défini par une impulsion Itl et qui correspond à une tranche de distance déterminée. Le signal S est également envoyé aux entrées des portes de distance des autres sélecteurs en distance qui isolent d'autres tranches de distance à surveiller.La porte en distance 1 est suivie d'un circuit 2 constitué principalement d'un condensateur se chargeant pendant I'ouverture de la porte et gardant sa charge donne impulsion à la suivante ; l'ensemble des circuits 1 et 2 constitue un dispositif d'échantillonnage connu sous le nom de circuit "box-car". Le signal de sortie du circuit 2 est appliqué à un filtre passe-bande 3 prévu pour ne laisser passer dans le spectre du signal échantillonné que les composantes dues aux obstacles mobiles ; sa bande passante est comprise entre fc et F s où F est la fréquence de répétition 2 > du radar, fc étant choisie de manière à éliminer les composantes dues aux obstacles fixes.Le signal filtre est appliqué à un circuit détecteur 4, puis à un filtre passe--basintégrateur 5 de constante da temps Tl adaptée à l'enveloppe du signal à recevoir. Ce filtre 5 est suivi d'un circuit de décision à seuil 6 fournissant un signal de présence de cible mobile lorsque le signal fourni par le filtre 5 dépasse un seuil réglable ajusté en fonction du niveau de bruit du radar.Ce réglage a été schématisé par une entrée de commande R du circuit 6 sur laquelle on applique un signal- caractéristique du niveau de bruit et obtenupar exemple de la manière décrite plus haut avec un sélecteur en distance correspondant à une tranche de distance lointaine au delà de la zone utile sur veillez. Tous les sélecteurs endistance doivent alors être alignés rigoureu sement sur le mme seuil. Sur la figure 2 on a représenté le dispositif selon l'invention pour un sélecteur en distance quelconque. On retrouve le circuit détecteur 4, le fil tre passe-bas 5 de constante de temps T1, et un circuit de décision à seuil 6' similaire au circuit 6 de la figure 1. Selon l'invention on a prévu une voie en dérivation à la sortie du filtre 5 qui comporte un amplificateur 7 et un filtre passe-bas intégrateur.8 de constante de temps T2, la sortie de cette voie fournissant le signal de commande de niveau de seuil au circuit due decision à seuil 6'.De plus, la constante de temps T2 est choisie nettement plus longue que la constante T1. La constante de temps Tl est choisie adaptée à l'enveloppe du signal à recevoir ; elle correspond par exemple au temps de passage minimum~d'une cible mobile intéressante dans la tranche de distance correspondante dans le cas d'un radar à antenne fixe ou au temps de passage du faisceau d'antenne sur une cible dans le cas d'un radar à balayage d'antenne. La constante T2 étant nettement plus longue, le filtre S qui intègre l'énergie du signal reçu n'est pas sensible à un écho fugitif et fournit une tension continue proportionnelle au niveau du signal parasite présent dans la tranche de distance (écho de pluie par exemple). Ainsi, le circuit 6' ne délivrera un signal de sortie que si la somme signal utile + signal parasite fournie par le filtre 5 est supérieure à une valeur donnée pro portionnelle au signal parasite seul. Cette valeur est fixée par la valeur du gain fourni par l'amplificateur 7, gain choisi pour correspondre à la probabi lité de détection choisie. La figure 3 représente des courbes permettant de mieux comprendre le fonctionnement du dispositif selon l'invention. On considère ici le cas d'un radar à antenne fixe tel qu'un radar de surveillance de piste d'aérodrome. -Sur le diagramme (a) sont représentés les signaux S5 et S8 présents respectivement sur les sorties des filtres 5 et 8. On a supposé le gain de l'amplificateur 7 sensiblement égal à 1 de sorte qu'en dehors des instants où apparait une variation du niveau de l'énergie reçue, les courbes S5 et 58 sont sensiblement confondues. Supposons qu'à l'instant tl il se mette à pleuvoir. Un écho de pluie apparaît et l'énergie reçue dans la tranche de distance augmente.Du fait de la différence entre les constantes de temps Tl et T2 entre les instants tl et t2, le circuit à seuil 6' fournira un signal A (diagramme (b) de la figure 3) puisque S5 est supérieur à S8. Puis à partir de t2, et bien que l'écho de pluie soit toujours présent dans la tranche de distance considérée, la sortie de 6' ne sera plus activée tant qu'un écho mobile n'apparaîtra pas.Dès qu'un écho mobile apparat comme par exemple en t3, le circuit 6' fournira à nouveau un signal de détection d'un écho (signal B), On voit qu'ainsi malgré la présence de la pluie on peut, à partir de t2, détecter tout écho mobile dont évidemment l'amplitude dépasse celle de l'écho de pluie, la seule période où un écho mobile est masqué par la pluie étant la période où le signal A est présent, å l'apparition de la pluie, contrairement au cas habituel où le seuil est fixé à l'aide d'un canal correspondant à une tranche de distance lointaine. En effet dans ce cas, s'il ne pleuvait pas dans la tranche de distance lointaine, le circuit 6' ayant un seuil bas serait continuellement activé par l'écho de pluie rendant impossible la détection de toute cible mobile. Il est clair que l'on choisit le rapport entre Tl et T2 de façon telle que le signal (tel B) correspondant à un écho mobile soit suffisamment long pour que les circuits d'utilisation aient le temps d'enregistrer et de traiter ce signal de détection. Dans le cas d'un radar à antenne mobile où l'écho fluctuant (averse, nuage, etc...) n'occupe pas toute la largeur de la zone balayée par l'antenne, il est évident que l'on doit choisir les constantes de temps Tl et T2 convenablement en fonction de la vitesse de balayage de l'antenne de façon à réduire au minimum l'écho A qui apparaît périodiquement et à permettre ainsi la détection des cibles mobiles dans le reste de la zone. On doit noter qu'un avantage du dispositif selon l'invention est que chaque sélecteur a son propre réglage de seuil indépendant et qu'il n'y a donc plus à aligner tous les sélecteurs rigoureusement sur le même seuil. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple de réalisation décrit. Ainsi, il est aisé de transposer un tel dispositif au cas d'un extracteur par filtre digital. REVENDICATION Dispositif dtélimina-tion de zones denses pour un radar Doppler cohérent à impulsions dans lequel le signal video est traité tranche de distance par tranche de distance et, pour chaque tranche de distance, la voie de traitement comporte en sortie un circuit détecteur, un filtre passe-bas intégrateur de constante de temps Tl et un circuit de décision à seuil réglable indiquant si un écho mobile a été détecté ou non dans cette tranche de distance, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend, pour chaque voie de traitement, une voie en dérivation à la sortie dudit filtre passe-bas comportant un deuxieme filtre passe-bas intégrateur de constante de temps T2 et éventuellement un amplificateur, la sortie de cette voie en dérivation-étant connectée à l'entrée de commande de niveau de seuil du circuit de décision, et en ce que ladite constante de temps t2 est choisie pLus longue que la constante de temps Tl.