Brevet FR2682485A1 — publié le 19930416

PROCEDE DE REDUCTION DES FAUSSES ALARMES DANS UN RADAR L'invention se situe dans le domaine des procédés destinés à réduirÉ le taux de fausses alarmes d'un récepteur radar en parti- culier en présence de bruit de fouillis de mer. On sait qu'un récepteur radar comporte un détecteur constitué par un comparateur qui compare le niveau du signal reçu à un niveau de référence dit seuil de détection En principe, un niveau de signal supérieur à ce seuil correspond à la réception d'un écho en provenance d'une cible. On sait aussi que le niveau de bruit ambiant étant aléatoire, il peut arriver qu'un signal ne contenant que du bruit soit suffisamment important pour, à lui seul, dépasser le seuil de détection, provoquant alors ce qu'on appelle une fausse alarme Afin de limiter la probabilité d'avoir une fausse alarme, les procédés connus consistent à relever le seuil de détection en fonction du bruit. Le problème est alors de relever suffisamment le seuil pour ne pas avoir un taux de fausse alarme supérieur à un taux fixé, mais pas trop, pour continuer à détecter les échos. En particulier en ce qui concerne les bruits de fouillis (clutter) et plus particulièrement les bruits de fouillis dûs à la mer pour les radars de surface embarqués, on a essayé d'ex- ploiter la stationnarité spatiale de ces bruits Dans ce type d'exploitation, on considère que dans une zone donnée, définie par son site, le bruit de fouillis est moyennement constant La valeur moyenne que l'on retient peut être soit la valeur maximum de moyennes partielles suivant un découpage pré-établi des zones distances, ou encore la valeur selon la méthode du Kième plus grand échantillon Selon cette méthode applicable aux signaux vidéo convertis numériquement par échantillonage, on admet que les n-k moins grands échantillons ne contiennent que du bruit et ce sont ces échantillons que l'on retient pour le calcul du bruit. On a également essayé d'exploiter la stationnarité temporel- le dans une zone de tour d'antenne à tour d'antenne On considère dans ce cas que pour une zone donnée, définie par sa distance et son site, le bruit n'est que lentement variable, en sorte que l'on peut considérer que sa moyenne peut être considérée comme la valeur moyenne enregistrée sur un certain nombre de tour d'anten- ne. Que l'on considère la stationnarité spatiale ou temporelle des variantes de mise en oeuvre existent, ainsi en ce qui con- cerne la grandeur caractérisant le signal dont on fera la moyen- ne, on peut considérer: le module du signal (son amplitude) le module au carré du signal (sa puissance) le logarithme du module En ce qui concerne les zones, on peut calculer les moyennes sur des zones se recouvrant partiellement l'une l'autre du type fenêtre glissante ou au contraire, s'excluant l'une l'autre de type bloc. Enfin, en ce qui concerne le réglage du seuil pour une zone donnée, on pourra prendre en considération soit la valeur moyenne obtenue sur cette zone, soit la valeur moyenne obtenue sur une ou plusieurs zones immédiatement adjacentes en excluant la zone en cours d'examen. Les procédés de l'art antérieur, qui viennent d'être décrits, ne sont satisfaisants que dans la mesure o il y a ef- fectivement stationnarité spatiale ou temporelle du bruit de fouillis Or, il ressort de mesures effectuées par le demandeur, que la stationnarité supposée n'existe pas, en particulier en présence de mer forte. Sur mer forte, les échos obtenus ne sont pas stationnaires en distance, il existe des pointes de fouillis de mer qui res- sortent dans une cellule distance par rapport aux cellules voisi- nes Ils ne sont pas davantage stationnaires dans le temps, les pointes ne se produisant pas aux mêmes endroits d'un tour d'an- tenne à l'autre En conséquence, les régulations de fausse alarme basées sur la stationnarité temporelle ou spatiale ne sont pas totalement efficaces. Un des buts de la présente invention est de rendre plus efficace la régulation de fausse alarme par relèvement du seuil de détection en relevant ce seuil de la quantité juste nécessaire pour se retrouver au dessus de la valeur des pointes extrêmes, en particulier lorsque la mer est forte Le but poursuivi par l'in- vention est illustré sur la figure 1. La figure 1 représente une courbe A, une courbe Bl et une courbe B 2. La courbe A représente un exemple fictif mais réaliste de niveau de bruit sur un axe distance, les zones proches étant plus bruyantes que les zones lointaines La courbe B 1 représente la valeur dont il convient de relever le seuil selon les critères de stationnarité du bruit. La courbe Bl est obtenue par lissage de la courbe A et addi- tion d'une valeur constante de niveau On voit que cette façon de faire laisse subsister des pointes de bruit 1,2,3, qui donneront lieu à une fausse alarme Le but de la présente invention est de substituer à la courbe Bi la courbe B 2 qui, pour les faibles niveaux de bruit, se confond avec la courbe B 1 et qui s'en éloigne de façon monotone croissante avec le niveau du bruit de fouillis mesuré sur la zone La mesure du bruit de fouillis continue à être effectuée selon l'une des méthodes connues Le but de l'in- vention est aussi d'éviter la désensibilisation du récepteur radar qui résulterait d'un relèvement trop important du seuil de détection. Il est aussi de réaliser une adaptation aisée de l'invention aux radars existants. A toutes ces fins l'invention a pour objet un procédé de réglage du seuil de détection d'un récepteur radar équipé d'un module permettant le calcul de la valeur moyenne en fonction de la distance du bruit d'ambiance le long d'un axe partant du ré- cepteur pour une zone distance dite zone de recherche entourée de zones distances dites adjacentes, caractérisé en ce que pour chaque zone distance de recherche, on relève le seuil de détec- tion d'une valeur nulle lorsque le bruit d'ambiance est faible et d'une valeur qui est monotone croissante avec le niveau du bruit mesuré lorsque le bruit d'ambiance est supérieur à un seuil fixé. Le procédé qui vient d'être décrit correspond aux procédés connus qui retenaient pour critère la stationnarité spatiale du bruit En ce qui concerne la stationnarité temporelle, l'inven- tion est relative à un procédé de réglage du seuil de détection d'un récepteur radar équipé d'une antenne tournante et d'un modu- le de calcul permettant le calcul de la valeur moyenne du bruit d'ambiance sur une zone localisée par son site et sa distance par rapport au radar, la zone comportant en distance une zone dite de recherche et des zones adjacentes, la moyenne du bruit étant calculée de façon itérative de tour d'antenne à tour d'antenne, caractérisé en ce que pour chaque zone de recherche on relève le seuil de détection d'une valeur nulle lorsque le bruit d'ambiance est faible, et d'une valeur monotone croissante avec le niveau de bruit mesuré lorsque ce bruit est supérieur à un certain seuil. Les zones distances, qu'elles soient de recherche ou adja- centes, sont mesurées en pas distance du radar. Lorsque le radar est un radar doppler, la valeur du bruit sur chaque porte distance est calculée pour chacune des portes fréquence doppler en sortie des filtres doppler. L'invention telle que décrite est applicable à tout type de radar La valeur dont il convient de relever le seuil en fonction du niveau du bruit d'ambiance devra être déterminée par expéri- mentation préalable pour chaque type de radar La hauteur de l'antenne au dessus du niveau de la mer est aussi une variable à prendre en compte si un même type de radar est embarqué sur des bâtiments différents. La valeur de relèvement du seuil est variable avec la fré- quence d'émission, le type de polarisation, la forme du diagramme d'antenne, le type de mer (chaude, froide, fermée, océan) et l'état de la mer Pour bien appliquer le procédé selon l'inven- tion, il conviendra donc d'effectuer par zone géographique, éven- tuellement par saison et par type de radar et de bâtiment, des mesures pour connaître le niveau des fausses alarmes lorsque le seuil de détection est situé juste au dessus de la valeur moyenne de bruit calculée La constante qui est apparue est que le niveau des signaux engendrant des fausses alarmes est d'autant plus fort que la mer est localement forte. Ces niveaux pourront alors être enregistrés par zone géogra- phique et par état de mer puis mémorisés. De façon plus précise, l'invention est donc relative à un procédé de réglage continu du seuil de détection d'un récepteur radar équipé d'un module permettant le calcul de la valeur moyenne du bruit d'ambiance caractérisé en ce que on relève le seuil de détection d'une valeur qui est pré-enregistrée et qui est une fonction du niveau de bruit ambiant mesuré. Naturellement, rien n'empêche de caractériser l'ambiance non seulement par une valeur moyenne mais aussi par d'autres va- riables, par exemple l'écart type du niveau du bruit par rapport à la valeur moyenne mesurée. Un exemple particulier de réalisation sera maintenant décrit en référence à la figure 2 qui représente le mode d'implantation du procédé dans un radar comportant plusieurs (N) procédés de régulation de fausses alarmes mis en parallèle et regroupés par un organe de choix automatique. La figure 2 représente la partie d'un récepteur radar situé juste avant un détecteur Le signal traité par les éléments amonts du récepteur arrive en 4 sur un détecteur 5 comportant deux entrées 6 et 7. Ce module agit par comparaison d'un seuil de détection reçu sur l'entrée 6 et du niveau du seuil reçu sur l'entrée 7. Le signal arrivant en 4 est envoyé d'une part,sur l'entrée 7 du détecteur et d'autre part, vers des modules branchés en paral- lèle 81 à 8 N' Chacun de ces modules effectue un calcul de valeur moyenne de bruit selon une loi de calcul connue en elle-même et citée plus haut dans la partie descriptive de l'état de la tech- nique. En sortie de chacun de ces modules, l'ambiance peut être caractérisée par un nombre, le niveau moyen de bruit, ou plu- sieurs nombres, niveau moyen de bruits, écart type Les nombres en sortie de ces modules 8 adressent des mémoires 91 à 9 N dont chacune contient, en fonction de son adres- se, une valeur de correction à appliquer au seuil d'entrée Un module 10 sélectionne la loi de calcul retenue parmi les N pos- sibles Le module 10 reçoit chacune des N valeurs de correction proposées et des informations en provenance d'organes extérieurs qui déterminent de façon automatique le choix de la loi de calcul utilisée. La sortie 11 du module de choix 10 alimente alors l'entrée 6 du détecteur 5 pour fixer la valeur du seuil retenue. R E V E N D I C A T I O N S i Procédé de réglage du seuil de détection d'un récepteur radar équipé d'un module permettant le calcul de la valeur moyen- ne en fonction de la distance du bruit d'ambiance le long d'un axe partant du récepteur pour une zone distance dite zone de recherche entourée de zones distances dites adjacentes, caracté- risé en ce que pour chaque zone distance de recherche, on relève le seuil de détection d'une valeur nulle lorsque le bruit d'am- biance est faible et d'une valeur qui est monotone croissante avec le niveau du bruit mesuré lorsque le bruit d'ambiance est supérieur à un seuil fixé. 2 Procédé de réglage du seuil de détection d'un récepteur radar équipé d'une antenne tournante et d'un module de calcul permettant le calcul de la valeur moyenne du bruit d'ambiance sur une zone localisée par son site et sa distance par rapport au radar la zone comportant en distance une zone dite de recherche et des zones adjacentes, la moyenne du bruit étant calculée de façon itérative de tour d'antenne à tour d'antenne caractérisé en ce que pour chaque zone de recherche on relève le seuil de dé- tection d'une valeur nulle lorsque le bruit d'ambiance est faible, et d'une valeur monotone croissante avec le niveau de bruit mesuré lorsque ce bruit est supérieur à un certain seuil. 3 Procédé selon l'une des revendications l ou 2 caractérisé en ce que la moyenne de bruit est calculée sur le module du si- gnal. 4 Procédé selon l'une des revendications l ou 2 caractérisé en ce que la moyenne du bruit est calculée sur la valeur des carrés des modules du bruit. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la moyenne du bruit est calculée sur la valeur du loga- rithme du module du bruit. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la moyenne du bruit est calculée selon la méthode dite du kième plus grand. 7.Procédé selon l'une des revendications 3 à 6 caractérisé en ce que la moyenne du bruit est calculée sur les zones adjacen- tes à la zone de recherche en excluant la zone de recherche. 8 Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que on calcule la moyenne du bruit selon plusieurs méthodes dis- tinctes et que l'on retient le bruit calculé sur l'une d'entre elles en fonction de critères supplémentaires, la valeur de relè- vement du seuil étant déterminée par le bruit d'ambiance et la méthode de calcul de ce bruit.