Brevet FR2315702A1 — publié le 19770121

La présente invention se rapporte a un dispositif permettant de vi sualiser de façon précise sur un écran de television des objectifs détectes par un radar. Il est souvent avantageux, dans la technique du radar, de represen ter les échos sur un ecran- de télévision au lieu d'utiliser un ecran panora mique classique P.P.I. ("Plan Position. Indicator"). Cela permet notamment une transmission plus aisee des images a distance, ainsi que l'utilisation de réseaux de télévision déjà existants permettant de visualiser, par simple commutation, d'autres informations que les informations radar. La surface balayée par l'antenne d'un radar peut être divisée en cellules de résolution, que l'onappellera par la suite cellules radar, iden tifiées en coordonnées polaires (p, t) où p represente la distance de 1'an- tenne radar au centre de la cellule et ou e représente l'angle forme par la direction de l'antienne pointée vers le centre de la cellule et une direction de référence. Ces cellules de résolution definissent la limite de precision de la detection d'un objectif. La resolution du radar est fonction de la finesse do faisceau d'antenne et de la durée de l'impulsion émise. Les cellules radar ont donc des dimensions qui varient beaucoup en fonction de la distance. L'écran de télévision sur lequel est representee l'image radar est divise - en cellules de résolution, que l'on appellera par la suite cellules tY, identifiées en coordonnées rectangulaires (s, y). Les dimensions des cellules TV sont constantes et liées au nombre de lignes de balayage et a - la bande passante des circuits. L'un des problèmes qui se posent pour visualiser les images radar sur un écran de télévision est d'effectuer une correspondance convenable entre la cellule radar contenant un objectif et les cellules TV à illuminer. Une solution connue consiste à identifier la cellule radar contenant objectif à l'aide des coordonnées polaires de son centre, à transformer ces coordonnées polaires en coordonnees rectangulaires au moyen d'un convertisseur-de coordonnées de type connu, et R illuminer sur l'écran de television la cel lule TV-contenant les dites coordonnées rectangulaires.Cette solution est satisfaisante dans le cas où les dimensions de l'objectif detecte sont infe- rieures à celles de la cellule radar ; cette solution est encore satisfaisante si les dimensions de l'objectif sont supérieures à celles de la cellule radar et si les cellules radar et les cellules TV ont sensiblement les-nrnes dimen sions. Bais si lton se trouve dans le cas où les dimensions de objectif sont superieures à celles de la cellule radar et où les cellules radar contiennent plusieurs cellules TV, seule une cellule TV sera illuminée pour chaque cellule radar concernée, et l'image de l'objectif sera très déformée et pourrait même faire croire à la présence de plusieurs petits objets distincts au lieu d'un seul étendu.Ainsi l'image d'un avion au sol pourrait être confondue avec celles de plusieurs véhicules de service (camions-citernes, vehicules de sécu rité, etc... ). la présente invention a donc pour objet un dispositif de représentation des échos radar sur un écran de télévision permettant de remédier à ces inconvénients, sans necessiter de grandes modifications aux dispositifs déjà existants. I1 est prévu, selon l'invention, un dispositif de représentation sur écran de télévision -des objectifs détectés par un radar dont la surface balayée par son antenne est divisée en cellules de résolution radar identifiées par les coordonnées polaires (pO, #0) de leur centre PO, alors que écran de télévi- sion est divisé en cellules de résolution TV de dimensions constantes identifiées en coordonnées rectangulaires, comportant des circuits pour déterminer les cellules Tv contenant le centre PO des différentes cellules radar balayées et pour illuminer sur l'ecran dè télévision, parmi ces cellules TV, celles qui appartiennent une cellule radar contenant un objectif, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des premiers moyens pour déterminer également les cellules Tv contenant les points Pl, P2, P3, P4, etc... de coordonnées polaires (pO, eo + E), (pO, eo - e), (po, eo + 2#), (pO, eo - 2C), etc... dans chaque cellule radar balayée, la valeur de l'angle étant telle que la distance entre deux points consécutifs ne soit pas sensiblement superieure a la dimension de la cellule TV, et des seconds moyens pour illuminer sur l'écran de télévision, parmi ces cellules TV, celles qui appartiennent 5 une cellule radar contenant un objectif. L'invention sera mieux comprise et d'autres earactéristiques apparaî- tront à l'aide de la description ci-apres et des dessins joints où - la figure 1 représente la superposition d'une partie de la zone balayée par l'antenne radar et de la grille de télévision correspondante ; - la figure 2 représente l'image d'un avion visualisée sur un écran de télévision selon le principe de la présente invention ; - la figure 3 représente le dispositif connu d'extraction du signal vidéo radar et le dispositif de visualisation utilisant le principe de l'in- vention ; - la figure 4 représente le schéma du circuit de calcul du dispositif selon l'invention. la figure 1 a partir de laquelle va être expliqué le principe de l'invention représente la superposition d'une partie de la zone balayée par l'antenne radar et la grille de télévision correspondante. Soient Ox et Oy les axes de référence du système de coordonnées rectangulaires, et Ox l'axe origine du systeme de coordonnées polaires. Dans la suite de l'explication, on considerera seulement la cellule radar délimitée en traits forts. Elle est identifiée par les coordonnées polaires pO et 60 de son centre, appelé PO. On appellera ## et ## les dimensions des cellules radar.Le principe selon l'invention consiste a déterminer en plus du point PO, à l'intérieur de la cellule radar considérée, d'autres points P1, P2, P3, P4, etc... situés de part et d'autre du point PO a une distance pO de l'origine-O, l'écart angulaire e entre deux points consécutifs étant tel que ces deux points ne soient pas séparés par une distance sensiblement supérieure a la dimension de la cellule TV. Les cellules TV contenant ces différents points sont ensuite déterminées et illuminées lorsqu'un objectif est présent dans la cellule radar correspondante.Ce procédé permet ainsi dtilluminer plus completement ladite cellule radar, de façon à représenter davantage l'image telle qu'elle serait vue-sur un écran panoramique classique. Dans la suite de la description, on considerera trois points PO, P1 et P2 par cellule radar (cas de la figure 1). Mais il peut être intéressant, dans certains cas, d'utiliser plus de trois points, par exemple lorsque les dimensions d'une cellule radar sur l'écran de télévision sont-bien supérieures aux dimensions d'une cellule TV ; c'est le cas notamment lorsqu'une partie seulement de la zone balayée par le radar est représentée sur l'écran. Les trois points PO, P1 et P2.sont définis respectivement par les coordonnées polaires suivantes (pO, 60) (pO, #0 + s)- (#0, #0 - #) avec : # = ## 3 Il s'agit, afin d'identifier les cellules TV contenant ces points, de transformer les coordonnées polaires en coordonnées rectangulaires. Soient (xO, -yO > ,- 1, yl) et (s2, y2) les coordonnées rectangulaires de PO, P1 et P2.On peut écrire x0 = #0.cos #0 yO ~ pO.sin 60 de meme on a x1 = #0.cos (#0 + #) = #0.cos #0.cos # - #0.sin #0.sin # y1 = #0.sin (#0 + #) = #0.sin #0.cos # + #0.cos #0.sin # et x2 = #0.cos (#0 - #) = #0.cos #0.cos # + #0.sin #0.sin # y2 = #0.sin (#0 - #) = #0.sin #0.cos # - #0.cos #0.sin # L'angle e étant très petit dans la réalité, les coordonnées rectangulaires des points Pl et P2 peuvent s'écrire x1 = #0.cos #0 - #0.#.sin #0 = x0 - #.y0 yl ~ pO.sin eo + pO..cos eo = yO + #.x0 et x2 = #0.cos #0 + #0.#.sin #0 = x0 + #.y0 y2 = pO.sin GO - pO..cos eo = yO - #.x0 Connaissant (x0, yO) et #, on peut donc déterminer facilement les coordonnées (xl, y1) et (x2, y2) et par conséquent identifier les cellules TV correspondantes. La figure 2 représente l'image d'un avion visualisée sur un écran de télévision selon de principe de la présente invention. A chaque cellule radar contenant une partie de l'objectif (cellules radar délimitées en traits forts) correspondent une, deux ou trois cellules TV illuminées (cellules TV hachurées). Il existe encore des "trous" entre les cellules TV illuminées, mais ceci n'est pas gênant pour l'observation, compte-tenu des dimensions extrêmement réduites de ces cellules TV (quelques diziemes de millimètre). La figure 3 représente de façon tres schématique le dispositif connu d'extraction du signal vidéo radar et le dispositif de visualisation sur écran de télévision utilisant le principe de l'invention. Le signal vidéo, appelé SV, reçu par l'antenne du radar, est envoyé a un extracteur 1 qui peut être par exemple du type décrit dans la demande de brevet français n 74 10244 déposée par la demanderesse le 26 mars 1974 et intitulée : "RADAR DE SURFACE POUR AERODROME"-.Il comporte principalement un circuit échantilloneur-codeur 2 qui effectue un échantillonnage fin du signal vidéo SV et délivre les codes de ces échantillons vers une mémoire tampon 3 Ces derniers sont inscrits dans des points de la mémoire 3 adressés par les valeurs quantifiées des coordonnées polaires (pO, 00) du centre des différentes cellules radar. Pour diminuer la capacité de cette mémoire, on peut ne procéder a l'enregistrement des échantillons codés que pour un nombre limité de cellules radar dans lesquelles on estime que peuvent se situer des objectifs intéressants.Les échantillons sont ensuite extraits de la mémoire 3 et appliqués à un circuit de décision 4 a seuil réglable S qui fournit au dispositif de visualisation 5 un signal logique 1 ou O de présence ou d'absence indiquant un objectif ou non suivant que la cellule radar correspondante fournit ou non un signal supérieur au seuil S. Le circuit 4 pourrait également délivrer plusieurs bits de façon a représenter des demi-teintes ou des couleurs différentes en fonction de la valeur des échantillons.Le dispositif de visualisation 5 comporte principalement une mP- moire 6, dont les points correspondent aux différentes cellules TV, destinee a enregistrer les signaux de présence ou d'absence d'objectifs. Lors de l'enre- gistrement, pour chaque cellule radar considérée, cette mémoire est adressée successivement par les valeurs quantifiées des coordonnées rectangulaires (x0, y0), (x1, y1), et (x2, y2) des points P0, P1, P2, ces coordonnées étant converties en coordonnées de cellules TV par simple élimination des bits les soins significatifs.Les coordonnées (x0, yO) sont obtenues par l'intermédiaire d'un transformateur de coordonnées 7 de type connu recevant les mêmes coordonnées polaires quantitifées (#0,#0) que la mémoire 3, ces coordonées correspondant au centre PO de la cellule radar considérée. Les coordonnées (x1, yl) et x2, y2) sont obtenues par l'intermédiaire d'un circuit de calcul 8 recevant les coordonnées (x0, y0) et effectuant les calcules suivants : x! = x0 - #y0 y1 a yO + .:0 x2 = x0 + #.y0 y2 - yO La lecture de la mémoire 6 s'effectue de façon connue au rythme des signaux de synchronisation ligne et trama du balayage télévision. Ainsi l'image peut être présentée vingt cinqu fois per seconde sur l'écran de télévision 9. Bien entendu, on peut superposer l'image radar, de manière connue, des contours fixes tels que par exemple le contour des pistes, des voies de circulation et des principales constructions d'un aéroport. L'ensemble des circuits représentés a la figure 3 est contrôlé par des signaux d'horloge et de synchronisation. la firgute 4 représente le schêia du circuit de calcul fournissant les coordonnées rectangulaires (x1, yl) et (x2, y2). Deux multiplicateurs 10 et-ll reçoivent respectivement sous forme parallele les bits des coordonnées x0 et yO délivrés par le transformateur de ceordonnées et effectuent les multiplications #.x0 et #.y0. Si l'on choisit l'angle #de façon qu'il soit de la forme 2n ou n est un nombre entier, les multiplicateurs pourront avantageuse- ment etre réalisés à l'aide de simples registres a décalage dans lesquels l'opération de multiplication sera effectuée par un décalage de n bits de ltinfor- mation présente sur les entrées parallèles des registres.Un additionneur 12 et un soustracteur 13 reçoivent d'une part le code de t.yO délivré par le multiplicateur Il et d'autre part le code de x0, et effectuent respectivement les opérations x0 + #.y0 et x0 - #.y0, le résultat de ces opérations représen- tant les valeurs de =2 et xl. De même, un autre additionneur 14 et un autre soustracteur 15 reçoivent d'une part le code de .xO délivré par le multiplicateur 10 et d'autre part le code de yO, et effectuent respectivement les opérations yO + #.x0 et yO - #.x0, le résultat de ces opérations représentant les valeurs de yl et y2. Des signaux d'horloge contrôlent le fonctionnement de l'ensemble des circuits. Bien que la présente invention ait été décrite avec un exemple particulier de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée au dit exemple et quelle est susceptible de variantes ou sodifications. REVENDICATIONS 1) Dispositif de représentation sur écran de télévision des objectifs détectés par un radar dont la surface balayée par son antenne est divisée en cellules de résolution radar identifiées par les coordonnées polaires (pO, 00) de leur centre PO, alors que l1écran-de télévision est divisé en cellules de résolution TV de dimensions constantes identifiées en coordonnées rectangulaires, comportant des circuits pour déterminer les cellules TV contenant le centre PO des différentes cellules radar balayées et pour illuminer sur l'écran de télévision, parmi ces cellules TV, celles qui appartiennent à une cellule radar contenant un objectif, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des premiers moyens pour déterminer également les cellules Tv- contenant les points P1, P2, P3, P4 etc... de coordonnées polaires (pO, 00 + #), (pO, 60 - e), (pO, 00+ 2#), (#0, #0 - 2e) etc... dans chaque cellule radar balayée, la va- leur de l'angle étant telle que la distance entre deux points consécutifs ne soit pas sensiblement supérieure à la dimension de la cellule TV, et des seconds moyens pour illuminer sur écran de télévision, parmi ces cellules TV, celles qui appartiennent a une cellule radar contenant un objectif. 2) Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les circuits de détermination des cellules TV contenant le centre PO des cellules radar comportent un transformateur de coordonnées convertissant les coordonnées polaires (pO, #0) en coordonnées rectangulaires (x0, yO), caractérisé en ce que les premiers moyens de détermination des cellules Tv contenant les points P1, P2, P3, P4 etc... comportent un circuit de calcul délivrant les coordonnées rectangulaires (xl, yl), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4) etc... de ces points en effectuant les calculs suivants xl P XO - c.yO y1 = y0 + #.x0 x2 = x0 + #.y0 y2 = yO - #.x0 x3 = xO - 2#.y0 y3 = yO + 2c.xO x4 = x0 + 2c.yO y4 = y0 - 2#.x0 etc... - 3) Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les circuits pour illuminer sur l'écran de télévision les cellules TV contenant le centre PO com portent une mémoire dont les points représentent les cellules TV, adressée par les coordonnées rectangulaires (x0, yO) apres élimination des bits les moins significatifs, et destinée à enregistrer la présence ou l'absence d'un objectif pour chaque cellule radar considérée, caractérisé en ce que les seconds moyens pour illuminer sur l'écran de télévision les cellules TV contenant les points Pl, P2, etc... consistent a adresser en plus, pour chaque cellule radar consi derme, la mémoire successivement par les coordonnées rectangulaires (xl, yl), (12, y2) etc... après élimination des bits les moins significatifs. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que trois points PO, P1, P2 sont déterminés par cellule ## radar, l'angle # étant égal à où ## représente la dimension angulaire des 3 cellules radar.