Brevet FR2646922A1 — publié le 19901116

Cette invention concerne un procédé et un appareil de reconnaissance de cible, o une tentative est faite pour recon- naitre, dans des signaux radar reçus, des caractéristiques per- mettant d'établir une décision raisonnée relativement à l'identité ou la nature de La cible. Jusqu'ici, les tentatives effectuées en ce sens se sont généralement appuyées sur des choses telles que la polarisa- tion, l'intensité et la teneur Doppler du signal reçu. Ces mesures ne peuvent espérer amener qu'une indication grossière quant à la nature de la cible, par exemple distinguer entre un petit aéronef et un grand navire. Ils ne permettent pas de distinguer ou d'iden- tifier des types particuliers de navire ou d'aéronef. Cette invention vise à permettre l'identification de différents types de cibles analogues, par exemple différentes classes de navires. L'invention propose un procédé de reconnaissance de cible qui consiste à créer une base de données constituant un enre- gistrement d'information déduit de retours radar représentant des balayages de distance successifs sur un objet de type connu, vu depuis différents angles, et à comparer l'information venant d'au moins un balayage de distance sur un objet à identifier avec une information analogue enregistrée dans la base de donnéespour déter- miner si l'objet non identifié est ou non du type connu. L'invention propose également un appareil de reconnais- sance de cible qui comprend: une base de donnéescontenant des enregistrements relatifs à chacun de plusieurs types connus diffé- rents d'objets, chaque dit enregistrement représentant une infor- mation extraite de balayages de distance successifs sur l'objet vu depuis différents angles; un radar à impulsions qui produit des signaux représentant des balayages de distance d'un objet non iden- tifié; et un moyen comparateur servant à comparer l'information venant d'au moins un balayage de distance reçue de la part d'un objet non identifié avec une information analogue enregistrée pour chaque type d'objet dans la base de donnéesafin d'assurer si l'objet non identifié appartient ou non à l'un de ces types connus. Puisque le principe de l'invention s'appuie sur la prise en considération de la distribution en distance de différents points de réflexion sur l'objet à identifier, il est efficace indé- pendamment de la distance absolue de l'objet et la résolution ne subit pas de dégradation en cas d'augmentation de la distance absolue, comme ce serait le cas avec un système s'appuyant sur une résolution angulaire. Le procédé de l'invention comporte de préférence l'opé- ration qui consiste à identifier, dans les retours utilisés pour créer la base de données, des lignes de continuité dans des crêtes d'amplitude s'étendant sur plusieurs balayagesde distance succes- sifs. Chaque semblable ligne peut être supposée représenter le lieu de points à réflexion importante sur l'objet et ces lignes seules sont de préférence enregistrées dans la base de données. La forme des lignes et leurs relations mutuelles dé- finissent les positions relatives des points de réflexion si bien qu'il y aurait une autre possibilité pour enregistrer dans la base de données, non les lignes, mais une indication des positions rela- tives ci-dessus mentionnées. Pendant un processus d'identification, si des signaux sont reçus de la part d'un objet sous observation sur une étendue angulaire suffisamment large, un processus analogue à celui effectué pendant la préparation de la base de données peut être effectué, ce qui conduit à l'identification de lignes de continuité analogues et, ou bien, à une détection des positions relatives de points de réflexion. Il est ensuite possible de déterminer si l'objet sous observation est du type enregistré dans la base de données en com- parant les deux ensembles de lignes ou les deux ensembles de posi- tions relatives. Si un point de réflexion est tel qu'il possède diffé- rentes propriétés de réflexion lorsqu'on l'observe depuis des angles différents, l'intensité du signal reçu variera le long d'une des lignes identifiées. De plus, la longueur de la ligne identifiable variera avec les caractéristiques de la particularité donnant naissance à la réflexion. La nature des variations peut être uti- lisée pour distinguer entre différents types de points de réflexion. Si des signaux ne peuvent être reçus d'un objet à identifier que depuis un angle d'observation particulier, il n'est pas possible d'identifier les Lignes ci-dessus mentionnées dans le signal reçu. Dans ce cas, le signal reçu depuis l'unique angle d'observation peut être comparé avec les données enregistrées dans la base de données relativement à chaque balayage de distance succes- sif pour tous les angles d'observation possibles. Le balayage de distance est la donnée reçue se rapportant à des particularités situées radialement par rapport au radar. Si l'angle d'observation, ou une approximation de celui-ci, est connu, par exemple par la direction de déplacement d'une cible telle qu'un navire dont on peut supposer qu'il se dé- place vers l'avant, il est possible de réduire de manière avanta- geuse le processus de comparaison à une partie particulière de la base de données. Dans le cas d'un navire, la base de données peut cons- tituer un enregistrement de retours depuis différents angles, tous situés dans le plan horizontal. En outre, ou bien selon une autre possibilité, ils peuvent être pris depuis des angles différents dans un plan vertical ou dans un ou plusieurs autres plans quelconques horizontaux. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention,vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 illustre le processus d'enregistrement de données relatives à un navire en vue de la constitution d'une base de données; la figure 2 représente un appareil utilisé pour enre- gistrer et ultérieurement utiliser les données afin d'identifier une cible inconnue; la figure 3 représente des retours radar reçus pendant l'opération représentée sur la figure 1; et la figure 4 est une représentation imagée de l'infor- mation donnée par les lignes indiquées sur la figure 2 en superpo- sition avec un tracé du navire. On se reporte aux figures 1 et 2. Un radar 1 est placé sur un navire 2 (il serait aussi bien possible d'utiliser un aéronef), que l'on fait tourner autour d'un autre navire 3 tout en ajustant l'angle de visée du radar de manière à pointer vers un navire 3. On répète ce processus pour des navires 3 de différents types, qu'il pourrait être souhaitable de reconnaître dans des avenirs plus ou moins occasionnels. Selon un autre procédé, il serait possible de faire tourner le bâteau 3 sur son axe tandis que la radar I reste fixe. Une autre possibilité serait de faire tourner le navire 3 suivant un cercle serré. Le signal de sortie du radar 1 est placé dans une mé- moire 4 (figure 2) o les colonnes verticales représentent des cellules de distance différentes et les rangées horizontales re- présentent des balayages de distance reçus depuis différents angles d'observation. Le nombre de cellules de distance et de balayages de distance est représenté fortement réduit sur la figure 2 et, en pratique, le contenu de la mémoire 4 apparaîtrait tel que repré- senté sur la figure 3, o la coordonnée horizontale représente l'angle d'observation qui correspond à l'angle indiqué sur la figure 1, la coordonnée verticale représente la distance, et chaque point représente une crête du signal de retour dont l'amplitude est indiquée par la taille du point. La mémoire 4 peut être une partie d'une mémoire numérique à excès aléatoire, ou mémoire vive numérique, ou bien un disque, incorporé dans un calculateur classique, comme un microcalculateur de 68K, par exemple un Herolet Packard 9836. Les lignes de continuité s'étendant suivant la direction horizontale, c'est-à-dire sur des balayages de distance successifs, sont mainte- nant identifiées par un mécanisme 5 actionné par un programme appro- prié se trouvant dans le calculateur ci-dessus mentionné. Ce pro- gramme veut suivre les principes classiquement employés dans les systèmes de reconnaissance d'image, comme par exemple expliqué dans Il est également possible d'iden- tifier les lignes de continuité par un examen visuel d'un affichage du contenu de la mémoire 4. L'information définissant ces lignes, lesquelles sont présentées sur la figure 3, est enregistrée en une zone 6A d'une mémoire 6, soit automatiquement comme dans le système o les lignes de continuité sont identifiées automatiquement, soit manuellement à l'aide d'un moyen de mise sous forme numérique doté d'un crayon lumineux ou d'un dispositif analogue si les lignes de continuité sont identifiées par examen visuel. La mémoire 5 peut être une autre partie de la mémoire précédemment indiquée. Des zones différentes 6A de la mémoire 6 sont utilisées pour enre- gistrer des données se rapportant à des navires de types différents, si bien que la mémoire 6 forme une base de données définissant les caractéristiques de tous les navires qui peuvent être rencontrés. Jusqu'ici, seul le processus de compilation de la base de données a été décrit. Lorsqu'il faut ensuite identifier une cible potentielle, on effectue exactement le même processus en 4 et 5, sauf qu'iL n'est naturellement pas possible de voir la cible potentielle 3 sur plus qu'un intervalle limité d'angles d'observa- tion e. Ainsi, on peut obtenir en 5, à partir du signal reçu, une configuration de lignes analogue à celle présentée sur la figure 2, pour simplement un ensemble limité d'angles d'observation. Une telle configuration de lignes est comparée par un mécanisme de traitement 7 avec des données (pour tous les intervalles d'angles d'observation ayant une largeur analogue) se trouvant dans la base de données 6. Si l'on trouve une concordance dans l'une quelconque des parties 6A de la mémoire, l'identité de cette partie de mémoire désigne le type de navire observé. Cette information est affichée en 8. Le mécanisme de traitement 7 peut être doté d'un autre pro- gramme commandant le calculateur ci-dessus mentionné. Un tel pro- gramme peut également suivre les principes classiques décrits par exemple dans Dans certains cas, il est possible de prévoir certains moyens 2 à l'aide desquels il sera possible de connaître, avec pré- cision ou bien approximativement, l'angle d'observation du navire observé. Dans le système représenté, il est prévu un mécanisme 9 qui déduit des retours radar la direction de déplacement du navire observé et, par conséquent, un intervalle d'angles, par exemple de 0 à 900, à l'intérieur duquel on suppose que le navire se trouve. Le mécanisme 9 est doté d'un autre programme ou sous-programme com- mandant le calculateur ci-dessus mentionné et agissant sur le signal de sortie du système radar de manière classique. Le signal de sortie du mécanisme 9 commande l'accès, par le comparateur 7, à la base de données de manière à limiter le processus de comparaison aux parties de chaque emplacement 6A de mémoire qui sont appropriées à ces angles d'observation. Si l'intervalle des valeurs d'attitude de la cible observée n'est pas connu, il faut mettre en corrélation les données provenant du signal reçu à l'intérieur de cet intervalle inconnu avec tous les intervalles de largeur semblable appartenant à l'in- formation enregistrée dans le but de découvrir une certaine con- cordance. Si l'on ne peut observer la cible que pour une seule attitude, la corrélation se fera entre les lignes de la figure 2, se trouvant dans la base de données, et des points, correspondant à une unique valeur de 0, provenant du signal reçu. Dans un autre système possible, on peut utiliser un calculateur programmé pour calculer, pour chaque angle (c'est- à-dire pour chaque balayage de distance), la différence de distance existant entre une paire de lignes telles que représentées sur la figure 3, lesquelles lignes de la paire se chevauchent en ce sens qu'elles occupent un ensemble commun d'angles d'observation. La manière dont cette différence varie avec l'angle d'observation correspond à une onde sinusoïdale, puisqu'un point se déplace autour de l'autre. L'amplitude (repré- sentant la différence de distance) et la phase de l'onde sinusoi- dale donnent la position des deux points du navire l'un par rapport à l'autre. Le calculateur déduit les positions relatives pour chaque paire de points et, à partir de cette information, calcule les posi- tions absolues, se trouvant sur le navire,pour les points de réflexion. Le signal de sortie du calculateur est représenté sur la figure 3 o la position de chaque point de réflexion est indiquée par une croix apparaissant, à titre d'explication, sur un plan du navire. Pour chaque semblable point, la variation du coefficient de réflexion avec l'angle d'observation, telle que donnée par la va- riation de l'intensité du signal reçu le long de la ligne corres- pondante de la figure 2, est représentée sous forme d'un diagramme polaire. Dans cet autre système, l'information, comme celle présentée sur la figure 3, est enregistrée dans une base de données comme celle présentée en 6, pour tous Les types intéressants de navires et est comparée avec une information analogue trouvée pendant un exercice visant à l'identification d'un navire inconnu. On notera que, pendant la compilation de La base de données, la distance absolue du navire 3, ou d'une autre particularité en cours d'enregistrement, peut varier. Ceci peut être dO à l'inca- pacité du navire d'observation 2 d'effectuer un cercle parfait autour du navire 3 ou au déplacement du navire 3. Pour cette rai- son, le comparateur 7 doit comparer les distances relatives des différents points de réflexion du navire plut6t que leurs distances absolues. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, à partir du procédé et du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. R EV E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de reconnaissance d'une cible, caractérisé en ce qu'il consiste à créer une base de données constituant un enre- gistrement d'information déduit de retours radar représentant des balayages de distance successifs sur un objet de type connu vu depuis différents angles et à comparer l'information venant d'au moins un balayage de distance sur un objet non identifié avec une information analogue enregistrée dans la base de données pour indiquer si l'objet non identifié est ou non de type connu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération consistant à identifier, dans les retours utilisés pour créer la base de données, des lignes de continuité dans des crêtes d'amplitude s'étendant sur des balayages de distance successifs. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les données définissant les lignes identifiées sont enregistrées dans la base de données. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les données définissant les positions relatives des lignes sont enregistrées dans la base de données. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'information est reçue depuis des balayages de distance tandis que l'observation de l'objet non identifié s'effec- tue depuis différents angles d'observation et en ce que le procédé comporte l'opération consistant à identifier, dans les retours venant de ces balayages de distance, des lignes de continuité dans des crêtes d'amplitude s'étendant sur des balayages de distance successifs. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à identifier l'angle d'observation de l'objet non identifié et en ce que l'informa- tion reçue de la part de l'objet non identifié est comparée avec une partie seulement de l'information de la base de données, à savoir la partie appropriée à cet angle d'observation. 7. Appareil permettant de reconnaître une cible (3), carac- térisé en ce qu'il comprend: une base de données (6) contenant des enregistrements, pour chaque type connu différent d'objets, chaque dit enregistrement représentant l'information déduite de balayages de distance successifs de L'objet tandis qu'il est vu depuis différents angles; un radar à impulsions (1) servant à produire des signaux qui représentent des balayages de distance effectués sur un objet non identifié; et un moyen comparateur (7) qui com- pare L'information venant d'au moins un balayage de distance reçu depuis un objet non identifié avec une information analogue enre- gistrée pour chaque type d'objets dans La base de données afin de déterminer si l'objet non identifié appartient ou non à l'un de ces types connus.