Brevet FR2267556A1 — publié le 19751107

La présente invention a pour objet un procédé pour la détermination de la position exacte drune cible dans l'espace et, plus particulièrement, d'une cible se déplaçant au-dessus de la mer. Lorsque la cible se trouve à une faible hauteur au-dessus d'un réflecteur marin ou terrestre, il se produit un effet d'image. Ce dernier apparait lorsqu'une part non négligeable du signal émis illuminant la cible provint d'une réflexion sur le réflecteur et lorsqu'à la réception, une part non négligeable du signal réfléchi sur la cible provient de la réflexion sur ledit réflécteur. Dans ces conditions, I'écartométrie classique fournie par une antenne détection constituée par exemple par un radar monopulsé ou à scanning est complètement erronée et ne peut être significative de la position exacte de la cible. En effet, les informations recueillies sur les circuits de réception du radar permettent de déterminer 1 'écart en gisement de la cible, qui est peu affecté par l'effet d'image. Toutefois, cet écart en gisement ne permet pas à lui seul de localiser avec précision la position de la cible, ledit écart en gisement ne fournissant pas la hauteur de la cible au-dessus de la mer ou du sol. En outre, lorsqu'on est dans un creux d'interférence, et quand il y a effet d'image, même cet écart en gisement peut être affecté, ce qui introduit de nouvelles erreurs. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer un procédé susceptible de déterminer la position d'une cible, en présence d'effet d'image. De plus, lorsque le réflecteur, source de l'effet d'image, est constitué par la mer, le procédé selon l'invention, permet la localisation exacte de la cible lorsque la mer est moyennement agitée. A cet effet, le procédé qui est du type selon lequel on détecte la cible afin d'en déduire d'une part la dis tance séparant ladite ciblè de l'antenne de détection 'constituée notamment par un radar à quatre cornets et, d'autre part, l'angle des axes d'antenne et de cible pour déterminer l'écart en gisement, est caractérisé en ce qu'il consiste à émettre successivement au moins deux signaux à des fréquences différentes , à recevoir les signaux réfléchis par la cible sur les voies somme et différence de l'antenne de détection, à déterminer pour chaque signal d'émission d'une part le déphasage entre les signaux reçus sur les voies somme et différence et, d'autre part, les rapports des amplitudes desdits signaux reçus dans lesdites voies. Selon une autre caractéristique, on émet successivement trois signaux à des fréquences différentes et les déphasages et les rapports d'amplitude sont déterminés pour les deux fréquences maximisant la puissance reçue sur la voie somme de l'antenne de détection. Cela permet de s'affranchir des creux d'interférences et donc d'augmenter la précision des mesures qui sont effectuées pour la localisation exacte de la cible. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront même à l'aide dé la description donnée ci-dessous à titre indicatif mais non limitatif ainsi que du dessin annexé sur lequel la figure unique est un schéma synoptique des différents moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Une cible ayant été détectée et l'accrochage sur le radar ou antenne de détection étant réalisé, on en déduit la distance D séparant ladite cible dudit radar. A partir de trois oscillations I à 3 accordées par exemple respectivement à 5830 MHz, 5530 MHz et 5230 MHz, on émet successivement trois signaux qui sont d'abord amplifiés dans des amplificateurs 4 à 6 puis dirigés vers le radar 7 après passage dans un commutateur 8 qui présente la propriété de laisser passer l'émission dans un sens et la réception dans un autre sens. Le radar 7 est par exemple, un radar monopulsé présentant quatre cornets ABCD. L'émission des signaux est réalisée suivant un processus tel que les puissances ne s'ajoutent pas. C'est ainsi que le signal émis à l'instant tI par l'oscillateur I est mis en forme et dure . L'émission produite par l'oscillateur 2 est effectuée à l'instant étant le temps séparant la fin de l'émission due à l'oscillateur I et le début de l'émission due à l'oscillateur 2.De même pour I'oscillateur 3 qui émettra à l'instant Dans l'exemple choisi la période tT, séparant deux signaux successifs produits par un même oscillateur, étant égale à Ims. Les signaux reçus par le radar sont ensuite duplexés dans le commutateur ou duplexeur 8 qui délivre trois signaux à la sortie. Le premier, F C, issu de la voie somme du radar représente la somme des amplitudes des signaux reçus dans les quatre cornets du radar. Les second tset troisième issus respectivement des voies différences du radar, représentent les différences des amplitudes de signaux reçus dans les deux groupes de cornets du radar , c'est ainsi que; Dès lors, pour chaque signal d'émission, on a trois informations z , Set naqui sont des signaux haute fréquen- ce. Après passage dans un pré-amplificateur faible bruit chaque groupe d'informations correspondant à un signal d'émission de fréquence fi, on sélectionne les trois voies au moyen de filtres 9 à II accordés sur les fréquences 58000, 55000 et 52000 MHz par exemple. A lasortie de ces filtres, on recueille des signaux haute fréquence qu'on mélange aux signaux des oscillateurs correspondants pour obtenir des signaux moyenne fréquence.Ces derniers sont à leur tour transformés en des signaux basse fréquence au moyen de circuits connus en soi I2 à la sortie desquels on recueille, pour chaque signal d'émission, un autre groupe d'informations qui sont : puissance de la voie somme pour la fréquence rapport des amplitudes rapport des amplitudes déphasage entre Ainsi pour les trois signaux d'émission de fréquence fIw f2, f3 délivrés par les trois oscillateurs I à 3, on a trois groupes d'informations qui sont pour le signal f1 pour le signal f 2 pour le signal f Ces groupes d'informations sont alors traités par un calculateur digital qui élabore les écartométries en site èt en gisement 8%, lequel calculateur reçoit par ailleurs aux différents instants du cycle d'émission, la hauteur H du radar au-dessus du réflecteur, le site absolu de l'antenne (site de l'antenne radar) et la distance D séparant le radar de la cible. On est alors en présence d'un système de quatre équations à quatre inconnues qui sont résolues par le calculateur digital. En effet, -soient If èt JfI les informations I I indépendantes correspondant à une cible illuminée par une impul sion de longueur x et de fréquence f1 à l'instant tI et If2 et Jf les mêmes informations correspondant à une impulsion de 2 même longueur mais de fréquence f2 émise à l'instant t2. Si t2- tI est faible, la-position de la cible reste inchangée de même que son altitude h ainsi d'ailleurs que sa distance D, supposée connue, et séparant ladite cible du radar. Dans ces conditions et en admettant que le coef ficient de réflexion 2 est constant et que le déphasage t entre les signaux direct et réfléchi est proportionnel à ce qui est vérifié, on a quatre informations IfI, JfI , et If2 Jf2 pour quatre inconnues qui sont altitude h de la cible, amplitude du coefficient de réflexion 2 + etf2. Ces inconnues peuvent être trouvées par la résolution du système d'équations suivant est l'angle que fait le rayon émis avec l'axe antenne est l'angle que fait le rayon réfléchi avec l'axe antenne est le rayon radio-électrique terrestre est l'unique solution dans l'intervalle sont les gains des voies somme et différence considérées éventuellement en fonction de la fréquence sont les diagrammes des voies somme et différence Des formules ci-dessus, le calculateur digital I4 tire la solution de l'équation générale lorsque l'amplitude du coefficient de réflexion est constante dans un certain intervalle de fréquence, le traitement de calcul étant réalisé par dichotomie ou par gradient. Ce traitement est réalisé en considérant quatre cas S pouvant être par exemple compris entre IO et 30 fois le niveau de bruit. Lorsque est compris entre 3 et 2,7, c'est-à-dire lorsque Jf f est voisin de O ou # quelle que soit la fréquence, l'écartométrie en sites est alors proportionnelle à IfI. Dès lors, on prendra suivie du filtrage Si Q # 2,7, il y a alors effet site bas, et on résoud l'équation générale Si on obtient #s de la que l'on filtre 4 par Kg\/ B t + 3 l'écartometrie en gisement #g étant égale à suivie d'un filtrage par 2/ deux fréquences fI et f2 sont telles que PfI > S Lorsque est compris entre 2 et I,8, on prend suivie d'un filtrage par Si Q que l'on filtre par La valeur de l'écartométrie en gisement est égale à suivie d'un filtrage par 3/ une seule fréquence fI vérifie PfI # S . Si Cos2 (JfI) > 0,9, puis filtrage par Si Cos2 (JfI) ( 0,9, on prend pour #1 la valeur précédemment trouvée. L'écartométrie en gisement est suivie du filtrage par 4/ Aucune fréquence vérifie PfI # S , on prend pour les dernières valeurs calculées. On notera que la qualité des résultats est d'autant meilleure que le couple (IfI' JfI) diffère du couple fI ( If2' Jf2) c'est-à-dire que Cos +ffi- Cos t est maximum C'est pourquoi, au lieu de travailler sur deux fréquences où il peut arriver que l'un des couples d'informations reçus soit dans le bruit (creux d'interférence) et alors il ne reste plus qu'un couple d'informations à traiter ce qui est insuffisant, on propose de travailler sur une émission à fréquence triple. Dans ce cas, on est certain que pour deux fréquences au moins, les deux couples d'informations sont au-dessus du bruit et le traitement préconisé ci-dessus est applicable. Comme précédemment, les fréquences sont telles que sont maximisées. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au procédé décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS I. Procédé de détermination de la position exacte d'une cible dans l'espace, du type selon lequel on détecte la cible afin d'en déduire d'une part la distance séparant ladite cible de l'antenne de détection constituée notamment par un radar à quatre cornets, et, d'autre part, l'angle des axes d'antenne et de cible pour déterminer l'écart en gisement, caractérisé en ce qu'il consiste à émettre successivement au moins deux signaux à des fréquences différentes, à recevoir les signaux réfléchis par la cible sur les voies somme et différence de l'antenne de détection, à déterminer pour chaque signal d'émission d'une part le déphasage entre les signaux reçus sur les voies somme et différence et, d'autre part, les rapports des amplitudes desdits signaux reçus dans lesdites voies. 2/ Procédé selon la revendication I caractérisé en ce qu'on émet successivement trois signaux à des fréquences différentes et en ce que les déphasages et les rapports d'amplitudes sont déterminés pour les deux fréquences maximisant la puis sance reçue sur la voie somme de l'antenne de détection. 3/ Procédé selon l'une des revendications I ou 2 caractérisé en ce que les trains d'émission des signaux se succèdent à des intervalles réguliers tels qu'une émission est produite lorsque la puissance de l'émission précédente est presque nulle. 4/ Procédé selon l'une des revendications I à 3 caractérisé en ce que les signaux reçus en haute fréquence sont transformés en basse fréquence.