Brevet FR2681140A1 — publié le 19930312

i L'invention concerne un système d'identification de cibles par radar, et plus précisément elle concerne un système automatique convenant à la reconnaissance d'une cible qui n'est pas coopérative. La présente invention concerne un système d'identi- fication de cibles par radar, qui comprend un émetteur radar destiné à l'émission de signaux radar successifs ayant des caractéristiques de polarisation présentant une liaison orthogonale et un récepteur de radar commandé par des signaux d'écho renvoyés par une cible à identifier, le récepteur comprenant un circuit répartiteur de polarisation destiné à séparer les signaux d'écho reçus en deux signaux ayant des caractéristiques de polarisation présentant une relation orthogonale, un dispositif de mesure de l'ampli- tude et du déphasage des deux signaux, un dispositif de calcul, commandé par l'amplitude et le déphasage des deux signaux, pour chacun de deux signaux successifs d'écho de radar qui sont reçus et qui ont des caractéristiques présentant une relation orthogonale, et destiné à calculer les racines de même polarité appartenant à une cible de radar, un dispositif de mémorisation dans lequel sont conservées des données appartenant à des racines de même polarité de cibles spécifiées, et un dispositif comparateur commandé par des données mémorisées du dispositif de mémorisation et par les racines calculées de même polarité et destiné à transmettre un signal de sortie représentatif de l'identité de la cible lorsqu'une correspondance est obtenue entre une valeur mémorisée et une racine calculée de même polarité. Les racines de même polarité correspondant aux paires successives d'impulsions émises de radar ayant une relation orthogonale peuvent être mesurées et agrégées afin qu'une identité moyenne de racines de même polarité corres- pondant à la cible soit obtenue et puisse être comparée, dans un dispositif comparateur, à des données mémorisées. On décrit un mode de réalisation de l'invention à titre illustratif en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'un système radar d'identification de cibles représenté sous forme schématique, la figure 2 est un graphique représentant une ellipse de polarisation, et la figure 3 est un graphique représentant une sphère de Poincaré. On se réfère à la figure 1; un système à radar destiné à la reconnaissance de cibles par utilisation des propriétés de polarisation comporte un émetteur 1 destiné à alimenter un commutateur 2 de polarisation qui est couplé à une antenne 3. Lors du fonctionnement du système, le commutateur de polarisation 2 est commandé afin que les impulsions de radar ayant des polarisations orthogonales relatives soient transmises par l'antenne 3 Les signaux d'écho renvoyés par une cible pour être identifiés sont reçus par une seconde antenne 4 et parviennent à un circuit 5 répartiteur de polarisation qui crée des signaux séparés de sortie ayant des caractéristiques ayant une relation orthogonale par deux lignes 6 et 7 Les signaux des lignes 6 et 7 par- viennent à un appareil 8 de mesure dont le rôle est de mesurer l'amplitude et le déphasage des signaux reçus par les lignes Des données relatives à l'amplitude et à la phase des composantes liées orthogonalement de l'écho du signal qui est renvoyé sont alors produites pour chaque signal d'écho renvoyé Ces données correspondant à deux signaux d'échos successifs, provenant des impulsions émises ayant la relation orthogonale, sont transmises par l'appa- reil de mesure 8 à un ordinateur 9 qui utilise la matrice de dispersion pour le calcul des racines de même polarité correspondant aux émissions successives polarisées orthogo- nalement Les données appartenant aux racines calculées de même polarité pour une cible particulière parviennent à un comparateur et une mémoire 10 dans laquelle les données reçues relatives à une cible sont comparées à des données mémorisées de références appartenant à un certain nombre de cibles différentes Lorsqu'une correspondance est obtenue entre les données mémorisées et les données mesurées, un signal de sortie est produit dans une ligne 11 afin qu'il donne un résultat indiqué par un dispositif d'affichage visible 12. Il faut noter que les signaux d'échos des paires successives d'impulsions émises liées orthogonalement peuvent être agrégés pour la formation d'une matrice de dispersion moyenne à partir de laquelle une paire moyenne de signaux de racines de même polarité peut être calculée et ainsi, une comparaison peut être réalisée dans le comparateur et la mémoire 10 entre un signal moyen de racine de même polarité et les données mémorisées, pour l'identification d'une cible. Le système d'identification de cibles décrit précé- demment convient à un appareil à radar permettant la mesure de la matrice de dispersion de la cible Il faut noter que les racines de même polarité sont les polarisations qui sont obtenues avec une polarisation de réception qui est perpendiculaire à la polarisation d'émission, c'est-à-dire que l'utilisation de l'une des polarisations de racines de même polarité d'une cible pour l'émission et la réception conduirait à un signal nul de sortie Il existe deux polarisations de racines de même polarité qui sont en général distinctes Les racines de même polarité peuvent être facilement calculées à partir de la matrice de disper- sion, comme peuvent le noter les hommes du métier, et elles contiennent la même information, mis à part le facteur d'amplitude totale. La comparaison de cibles est réalisée en fait par utilisation de la distance entre les racines de même polarité sur la sphère de Poincaré comme décrit dans la suite Le procédé habituel pour la description de la polarisation met en oeuvre la représentation électrique indiquée sur la figure 2 et dans laquelle, sur une ellipse de polarisation, l'axe vertical représente la polarisation verticale et l'axe horizontal la polarisation horizontale. Cette ellipse est en fait décrite par l'extrémité du vecteur champ électrique, orienté dans la direction de propagation L'état de polarisation peut ainsi être décrit par utilisation de l'angle d'orientation D et l'angle d'ellipticité t Par convention, une valeur positive de t représente une polarisation vers la droite D'autres représentations utilisant le vecteur colonne des compo- santes orthogonales, par exemple horizontales et verti- cales, sont les suivantes lE ( 1) La matrice de dispersion représente l'effet d'une cible sur la polarisation émise S= HHSHV ( 2) SVH W j Si le signal émis T a la forme ( 1), le signal reçu R de la forme ( 1) est donné par R = ST Les composantes SHV et SVH de S sont égales par raison de réciprocité Le calcul de S peut être réalisé par mesure de R pour deux signaux orthogonaux T et par résolu- tion du jeu d'équations pour la détermination des compo- santes de S. Les racines de même polarité sont des polarisations pour lesquelles R est orthogonal à T Lorsque S est connu, les racines de même polarité peuvent être facilement calculées. La figure 3 montre comment l'état de polarisation d'un signal peut être représenté par un point P sur la sphère de Poincaré à l'aide des angles O et T. On considère maintenant la figure 3, avec les types différents suivants de cibles constituant des exemples sphère S = 1 l racines de même polarité circulaires Lo 1 J à droite et à gauche l 1 O + 45 lf 10 = 45 dièdre à coin horizontal s = l 1 racines de même polarité = 450 linéaire L -1 l 1 l = 45 t = O 1 (l D 45 -C = 0 fil vertical S = 001 les racines de même polarité coïncident l 1 avec la polarisation horizontale 1 O OT = O Les références sont mémorisées sous forme de quatre valeurs O et t pour les deux racines de même polarité. Si la cible est une sphère et l'émission est hori- zontale et verticale en alternance, la réception est reçue sur un plan horizontal et vertical. Dans le cas d'une émission horizontale, la réception horizontale est égale à 1 et la réception verticale à O (les effets d'amplitude étant ignorés) Dans le cas d'une émission verticale, la réception horizontale est nulle et la réception verticale égale à 1 Ce quatre mesures per- mettent le calcul d'une matrice de dispersion et en consé- quence de racines de mêmes polarité Ces racines sont alors comparées par utilisation des distances angulaires entre les points sur la sphère de Poincaré, par des calculs simples de géométrie sphérique La distance comprise entre les racines mesurées et les racines de la sphère sont égales à 0 + 00 La distance mesurée et les racines du dièdre sont égales à 900 + 900 La distance mesurée et les racines du dièdre sont égales à 900 + 900 L'adaptation la meilleure est donc celle d'une sphère. Diverses modifications peuvent être apportées à la disposition représentée sans sortir du cadre de l'invention et, par exemple, on peut utiliser le type d'appareil de mesure, de calcul ou de polarisation qui convient le mieux comme le savent les hommes du métier. LEGENDES DE LA FIGURE 1 1: source d'énergie d'émission 2:commutateur de polarisation 5:circuit répartiteur de polarisation 8:mesure d'amplitude et de déphasage des échos 9:calcul de la matrice de dispersion et des racines de même polarité à l'aide des échos des émissions ayant des polarisations orthogonales 10: compare les racines mesurées de cible de même polarité à un jeu mémorisé de référence 12: donne affichage du type de cible REVENDICATIONS 1 Système d'identification de cibles par radar, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur radar destiné à l'émission de signaux radar successifs ayant des caracté- ristiques de polarisation présentant une liaison orthogo- nale et un récepteur de radar commandé par des signaux d'écho renvoyés par une cible à identifier, le récepteur comprenant un circuit répartiteur de polarisation destiné à séparer les signaux d'écho reçus en deux signaux ayant des caractéristiques de polarisation présentant une relation orthogonale, un dispositif de mesure de l'amplitude et du déphasage des deux signaux, un dispositif de calcul, commandé par l'amplitude et le déphasage des deux signaux, pour chacun de deux signaux successifs d'écho de radar qui sont reçus et qui ont des caractéristiques présentant une relation orthogonale, et destiné à calculer les racines de même polarité appartenant à une cible de radar, un dispo- sitif de mémorisation dans lequel sont conservées des données appartenant à des racines de même polarité de cibles spécifiées, et un dispositif comparateur commandé par des données mémorisées du dispositif de mémorisation et par les racines calculées de même polarité et destiné à transmettre un signal de sortie représentatif de l'identité de la cible lorsqu'une correspondance est obtenue entre une valeur mémorisée et une racine calculée de même polarité. 2 Système d'identification de cibles par radar selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispo- sitif est incorporé afin que les racines de même polarité de paires successives d'impulsions émises par le radar, présentant une relation orthogonale, soient mesurées et agrégées de manière qu'une identité moyenne de racines de même polarité de la cible soit produite pour la comparaison aux données mémorisées, dans le dispositif comparateur. 3 Système d'identification de cibles par radar selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble d'affichage destiné à donner un affichage visible du signal de sortie d'identité de cible.