Brevet FR2683325A1 — publié le 19930507

i L'invention concerne un procédé pour détecter des cibles constituées par des hélicoptères et pour les classer ou distinguer de cibles constituées par d'autres aéronefs, au moyen d'une installation radar et avec utilisation d'un banc de filtrage Doppler comportant des filtres distincts pour la recon- naissance de cibles fixes et de cibles mobiles. La détection de cibles volantes par les radars de veille est essentiellement basée sur l'évaluation de La vitesse radiale de l'objet volant par rapport au lieu o se trouve le radar. La cible est captée pendant moins de 50 ms environ à chaque tour de l'antenne et elle réfléchit une série d'impulsions d'écho qui sont exploités par le dispositif de traitement des signaux du radar. En cas d'absence de composantes radiales, comme c'est le cas par exemple pour un vol tangentiel, c'est le changement de position d'un tour d'antenne à l'autre qui sert de critère pour la détection de la cible volante. Dans la mesure o un hélicoptère effectue des mouvements de vol semblables, il est détecté et signalé de la même façon par le radar que d'autres cibl S volantes, mais il n'est pas possible, sans prendre des mesures supplémentaires, de le classer comme hélicoptère, c'est-à- dire de le distinguer d'autres cibles mobiles, telles que des aéronefs à voilure fixe par exemple. Une propriété essentielle, surtout pour les héli- coptères de combat, réside dans la possibilité de rester immobile, c'està-dire en vol stationnaire, à une faible hauteur seulement, auquel cas disparaissent à la fois la composante de vitesse radiale et le changement de position pour ce qui concerne la détection Le problème consiste, dans une telle situation, à identifier l'héli- coptère en tant que tel dans un environnement de fausses cibles (restes d'échos parasites ou "clutter" d'objets fixes, anges, circulation routière, clutter dû à la pluie). Le temps de séjour de la cible, c'est-à-dire le temps pendant lequel une cible ponctuelle individuelle est "éclairée" par le lobe de rayonnement du radar, est généralement inférieur à ms dans le cas des radars de veille, afin d'obtenir un temps de révolution court et par suite un taux élevé de renouvellement de l'information, de sorte qu'une exploitation détaillée du-spectre de l'écho de la cible, ou de la variation dans-le temps des échos d'une même cible, n'est généralement pas possible. L'invention vise par conséquent à indiquer un procédé permettant une meilleure détection et une meilleure reconnaissance d'hélicoptères par une installation radar utilisant des temps de séjour courts. A cet effet, selon l'invention, un procédé comme mentionné au début est caractérisé en ce que, en cas de dépassement d'une valeur de seuil dans la plupart des filtres, on détermine la largeur de la bande d'amplitude des filtres concernés, qui est délimitée par les amplitudes du plus grand et du plus petit signal de sortie de filtre,et on effectue, d'après la largeur déterminée de la bande d'amplitude, une discrimination quant à la présence ou non d'une identification d'hélicoptère. L'invention utilise la reconnaissance du fait qu'à côté des fractions d'écho à bande spectrale étroite du fuselage de l'hélicoptère, les fractions d'écho provenant du rotor principal et du rotorarrière ont une large distrîbution spectrale comparativement aux fréquences habituelles de-répétit'ion d'impulsions (PRF) de radars de veille Grâce au repliement-des échos des rotors dans le domaine clairement-défini des fréquences Doppler, on obtient, pour un pourcentage élevé de situations possibles, des dépassements de seuil dans la plupart-des filtres du banc de filtrage Doppler, de même qu'une- faible dispersion des valeurs d'amplitude dessignaux de sortie-des filtres-;Doppler - Partant de cette découverte, on vérifie,-conf 6 rmëment à l'invention, si le seuil de détection a été dépassé dans la plupart des filtres Doppler, de préférence dans plus de 75 % des filtres Le cas échéant, on détermine la largeur de la bande d'amplitude qui est délimitée par les amplitudes du plus grand et du plus petit des signaux de sortie des filtres concernés. o. Selon un perfectionnement avantageux, on ne tient pas compte des amplitudes à la sortie des filtres Doppler qui contiennent l'écho du fuselage de l'hélicoptère On peut y parvenir de manière avantageuse en ne tenant pas compte des N plus grandes amplitudes des signaux de sortie des filtres Doppler dans la détermination de la largeur de la bande d'amplitude, N devant être petit par rapport au nombre total N des filtres Doppler et corres- pondant de préférence à N comprise entre un et quatre. De cette manière, même de grandes amplitudes d'échos parasites éventuels du sol dans les filtres à cibles fixes peuvent être éliminées de l'exploitation Pour supprimer ces échos parasites du sot, il est également possible de prévoir une mémoire dans laqueltte des objectifs terrestres connus sont mémorisés en fonction de plages de résolution ou de distance (diagramme des échos fixes), d'après les informations de laquelle les signaux de sortie des filtres à cibles fixes sont exclus suivant l'intensité mémorisée des échos parasites de l'exploitation pour la classification ou distinction des hélicoptères. A partir de la largeur déterminée de la bande d'amplitude, on effectue la discrimination sur La présence ou non d'une cible sous forme d'un hélicoptère En première approximation, la probabilité de la présence d'une cible formée par un hélicoptère est d'autant plus grande que la bande d'amplitude est étroite A côté de la discrimination oui/non par comparaison de la -largeur déterminé-e de la bande d'amplitude a vec une valeur de seuil, il est atantageux d'attribuer à chaque i dentification de cible un coef f-iciÀent de probabilité pour la présence d'une cible-formée par un héJli copt ëre et de délivrer Qu d'afficher ce coefficient simu L- tanrément av ec la délivrance ou -l'affichage de l'ident-ification de c. ible -La -discrimination quant à l-a nature de la c-ible peut aussi :être effectuée, non pas directement à partir de la -largeur de la bande d'amplitude, mais d'après la comparaison du coefficient de -pr Qbabilité avec une valeur de seuil. Il est possible d'assister le-procédé selon l-'invention par un procédé supplémentaire de-corrélation à-circu- lation Pour supprimer les fausses alarmes dues -à '-interférence -35 avec d'autres radars ou à des perturbateurs, on peut-comparer des identifications de cibles de périodes radar successives ou de blocs ("bursts") successifs du dispositif de traitement Doppler et de seulement conclure à une cible réelle en cas de deux ou davantage d'identifications de cible qui se suivent dans le sens azimutal dans le même cercle de distance. La détermination de la largeur de la bande d'ampli- tude et la discrimination quant à la présence ou non d'une cible formée par un hélicoptère s'effectuent de préférence de façon autonome, auquel cas i est avantageux qu'un processeur programmable éventuellement présent pour l'extraction de cible générale soit utilisé également pour la classification d'hélicoptères par des parties de programme supplémentaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés. La figure 1 montre, par l'exemple d'un banc de filtrage Doppler comprenant 14 filtres distincts (numérotés de 0 à 13), le spectre typique d'un aéronef à voilure fixe sous forme des amplitudes de signal à la sortie des filtres Le seuil est dépassé dans seulement trois filtres Le filtre O indique en plus un fort écho provenant d'échos parasites du sol Puisque le seuil est seulement dépassé dans 4 des 14 filtres en tout, la discrimination donne: aéronef à voilure fixe. La figure 2 montre le spectre d'un hélicoptère dont la cellule (fuselage) possède la même vitesse radiale que L 'aéronef à voilure fixe de la figure 1 Les échos parasites du sol sont également présents On voit que le seuil de détection est dépassé dans 13 des 14 filtres Un premier critère pour la détection d'hélicoptères est ainsi satisfait Si l'on ne tient pas compte des n= 4 plus grandes amplitudes, provenant des échos _ ' % parasites du sol et du fuselage de l'hélicoptère, on obtient la bande d'amplitude représentée sur la figure 2, dont la largeur B est délimitée par la cinquième-plus grande amplitude et par la -plus petite amplitude B-est comparé avec un seuil Si B est plus petit que ce seuil, il y a reconnaissance d'hélicoptère La limite inférieure possible de la bande d'amplitude est le seuil de détection. Il ressort de la figure 2 que le procédé proposé pour distinguer entre des hélicoptères et des aéronefs à voilure fixe est applicable aussi bien à des hélicoptères en vol station- naire qu'à des hélicoptères en vol de translation. La figure 3 représente la constitution de la chaîne de traitement des signaux d'un radar détecteur de cibles mobiles (appelé également radar MTD pour "Moving Target Detector") ou d'un radar pulsé Doppler, à l'intérieur de laquelle est réalisée la reconnaissance d'hélicoptère. Le signal de fréquence intermédiaire FI est appliqué aux détecteurs de phase Phl et Ph 2, o il est traité par mélange dans la position vidéo (IF= 0) puis filtré dans les filtres adaptés mono-impulsion MF Les signaux en phase (I) et de quadra- ture (Q) sont échantillonnés et soumis à une conversion analogique- numérique dans les convertisseurs A/N Ils sont appliqués ensuite au banc de filtrage Doppler DF composé de N filtres(au nombre de 14 dans cet exemple) Pour économiser du matériel, les signaux de sortie de ces filtres sont appliqués à un seul détecteur CFAR 8, lequel interroge tous les filtres par multiplexage dans le temps. En cas de dépassement du seuil, le formateur IF génère un rapport de filtre qui contient notamment la plage de'distance, le numéro du filtre et l'amplitude de sortie du filtre. Les rapports des filtres, mémorisés temporairement dans le formateur constituant en même temps tampon, sont acheminés à l'extracteur de paramètres Ex Celui-ci, pour la reconnaissance d'hélicoptère, cherche dans chaque plage de distance si presque tous les filtres, par exemple 11 sur 14 filtres, se sont manifestés. Dans l'affirmative, il calcule la largeur B de la bande d'amplitude, comme déjà décrit, et compare cette largeur avec un seuil Si B reste au-dessous de ce seuil, il conclut à la détection d'un héli- coptère et délivre un avertissement Z correspondant L'opérateur radar peut préfixer, par une entrée adéquate sur l'extracteur, le nombre N des plus grandes amplitudes à supprimer du banc de filtrage Doppler. REVENDICATIONS 1 Procédé pour détecter des cibles constituées par des hélicoptères et pour les classer ou distinguer de cibles constituées par d'autres aéronefs, au moyen d'une installation radar et avec utilisation d'un banc de filtrage Doppler (DF) comportant des filtres distincts pour la reconnaissance de cibles fixes et de cibles mobiles, caractérisé en ce que, en cas de dépassement d'une valeur de seuil dans la plupart des filtres ( 0-13), on détermine La Largeur de La bande d'amplitude (B) des filtres concernés, qui est délimitée par les amplitudes du plus grand et du plus petit signal de sortie de filtre et on effectue, d'après la largeur déterminée de ta bande d'amplitude, une discrimination quant à la présence ou non d'une identification d'hélicoptère. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on détermine seulement la largeur de la bande d'amplitude (B) en cas de dépassement du seuil dans plus de 75 % des filtres. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour déterminer la largeur de la bande d'amptitude (B), on ne tient pas conpte des N plus grandes amplitudes, N étant nettement plus petit que le nombre total de filtres. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que N est inférieur à 1/3 du nombre total de filtres. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que N est compris entre un et quatre. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 3 5, caractérisé en ce que l'on compare les amplitudes des signaux de sortie des filtres à cibles fixes du banc de filtrage (DF) avec des valeurs mémorisées pour des cibles fixes (diagramme -des échos fixes) et, en cas de coincidence avec une cible fixe dans La mémoire, on :ne tient pas compte des signaux de sortie des filtres à cibles fixes pour déterminer La bande d'amplitude (B). 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 -à 6, caractérisé en ce que l'on compare L-a largeur déterminée de la bande d'amplitude (B) avec une valeur de seuil que l'on peut fixer préalablement et on conc Lut à une identification d'hélicoptère lorsque les largeurs de bande déterminées sont inférieures à ce seuil. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 "à 7, caractérisé en ce que l'on attribue à une identification de cib 6 leủncoefficient de probabilité en fonction de la largeur déter- minée de'la bande d'amplitude (B), une bande étroite correspondant à un coefficient plus élevé qu'une bande d'amplitude large. -9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que'l'on compare le coefficient de probabilité avec un seuil que l'onpeut fixer préalablement et on conclut seulement à une identification d'hélicoptère lorsque les coefficients sont supérieurs à ce'seuil. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que, à la délivrance ou à l'affichage de l'identification de cible, on délivre ou on affiche en même temps une information sur le coefficient de probabilité attribué. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en plus un procédé de corrélation à circulation. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 _:_ à 11, caractérisé en ce que l'on compare des identifications de cibles de périodes radar'successives ou de blocs successifs du dispositif de traitement Doppler. 13 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'on effectue de façon autonome la détermination de la largeur de la bande d'amplitude et la discri- mination sur la présence d'une cible formée par un hélicoptère. REPUBLIQUE FRAN AISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPR/IÉTÉ INDUSTR/ELLE Erratum Brevet n A 1 Demande de brevet N O 86 04379 N de Publication: 2 683 325 Classification internationale: CLASST 5 C 01 S 13/52. ERRATUM A la rubrique 71 de la page seul nom doit figurer. I 1 faut lire: Société dite A la rubrique 72 de la même le nom de la Société dite: de garde du fascicule de la demande, un : LICENTIA PATENTVERWALTUNG Gmb H. page de garde, il convient de supprimer LICENTIA PATENT-VERWALTUNG &MBH. L 1 O N'l f 993 26 bis, rue de Saint-Pétersbourg 75800 Paris Cédex 08 Té: (I 1 42 94 5252 Télex: IN Pl PARIS Télécopie: ( 1) 42 93 59 30 ÉEtablissemnent public national créé par la loi n 51-444 du 19 avril 1951 Co a M rv N oe' Io RÉPUBLIQUE FRAN AISE 3 AVR 19 c- 3 AVR. INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIETÉ INDUSTRIELLE Erratum Brevet n A 1 Demande de brevet n 86 04379 N de Publication:2 683 325 Classification internationale: CLASST 5 Go 1 S 13/52. ERRATUM Cet erratum annule et remplace le précédent du fascicule de la demande de brevet. A la rubrique 71 de la page de garde du fascicule de la demande de brevet, un seul nom doit figurer. Il faut lire: Société dite: LICENTIA PATENT-VERWALTUNGS Gmb H. A la rubrique 72 de la même page de garde, il convient de supprimer le nom de la Société dite: LICENTIA PATENT-VERWALTUNGS Gmb H. GIN Pl 26 bis, rue de Saint-Pétersbourg 75800 Paris Cédex 08 Tél: ( 1) 42 94 52 52 Télex: IN Pl PARIS Télécopie: ( 1) 42 93 59 30 Etablissement public national créé par la loi nr 51-444 du 19 avril 1951 ci 0 ' o CM cm CM 0 '