Brevet FR2741451A1 — publié le 19970523

La présente invention concerne un système télémétrique à ondes entretenues et, selon un aspect, un système d'altimètre radar, ou radioaltimètre, pour aéronef. De semblables systèmes comprennent ordinairement un moyen d'émission d'hyperfréquences sur lequeL une certaine forme de codage a été ajoutée, et une antenne servant à diriger l'énergie vers la cible, une antenne servant à recevoir l'énergie renvoyée et, après amplification, un moyen permettant de déterminer la quan- tité de retard qui s'est produite sur le signal, et, par consé- quent, la distance de la cible. Le codage ajouté à l'émission a été, dans le passé, une modulation en impulsions ou en fréquence, mais, plus récemment, la modulation de phase produite par un code pseudo- aléatoire a été utilisée. Cette forme de modulation a la propriété de produire un spectre émis du type bruit qui est diffi- cile à détecter et, par conséquent, trouve des applications lorsque le caractère de dissimilation a de l'importance. On peut augmenter le caractère de dissimulation en réduisant la puissance émise de façon que le signal renvoyé soit juste suffisant pour la mesure télémétrique. Dans ces systèmes à modulation de phase, le signal reçu est mis en corrélation avec une version retardée du code émis, le retard étant graduellement augmenté par pas, et les échantillons du signal de sortie du corrélateur sont détectés et emmagasinés dans un tableau. A partir de ces données emmagasinées, le retard, et par conséquent la distance, correspondant au retour du signal reçu, peut être trouvé. Les systèmes télémétriques à spectre étalé à séquence continue actuellement existants utilisent des techniques telles que des boucles à signaux de vibration Tau ou verrouillées sur le retard pour suivre les distances des cibles. Ces techniques donnent une fenêtre de poursuite étroite et des boucles de poursuite ayant une excellente performance dynamique. Toutefois, l'étroitesse de la fenêtre de poursuite limite la possibilité, pour ces systèmes, de voir des cibles se trouvant à des distances autres que celle qui est suivie. Selon l'invention, un système télémétrique à ondes entre- tenues comprend un modulateur qui sert à moduler une onde porteuse de radiofréquence en fonction d'un code pseudo-aléatoire, une antenne d'émission servant à rayonner le signal moduLé en direction d'une cible, une antenne de réception et un récepteur servant à détecter le signal réfLéchi par La cibLe, un corrélateur servant à corréler Le signal réfléchi avec le code émis pour un déphasage choisi correspondant au créneau de distance courant devant être soumis à l'essai, et un moyen servant à traiter les données distance/amplitude venant du corrélateur pour distinguer entre des réflexions dues à la cible et des réflexions dues à d'autres objets voisins de la cible. Le code pseudo-aléatoire utilisé dans l'invention est de préférence un code à longueur maximale, une séquence de nombres produite par un registre à décalage ayant certaines réinjections sur lui-même. Pour le système selon la présente invention, une longueur de code de 2 047 chiffres est préférée. On va maintenant décrire la présente invention, à titre d'exemple, en relation avec les dessins annexes, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue simplifiée d'un système selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique de l'appli- cation du système et un signal typique reçu de la part d'un semblable système, - la figure 3 représente un algorithme servant à l'extraction des distances de particularités et du sol (terrain) vis-à-vis du système, et la figure 4 représente une lecture typique de signal divisée en cellules de distance. On se reporte maintenant à la figure 1. Le système qu'elle représente comprend un émetteur ayant un générateur de signaux 1; un modulateur 2 servant à moduler le signal en fonction d'un code pseudo- aléatoire; un amplificateur 4 d'émetteur et une antenne 5 d'émetteur. Un récepteur comporte une antenne 6 de récep- teur; un amplificateur 7 de récepteur; un corrélateur 8 servant à corréler le signal reçu avec une version retardée du code pseudo- 3 2741451 aLéatoire 9 en fonction de La distance en cours de détermination; un détecteur d'amplitude 10, un ensemble de mémorisation 11 et un processeur 12 servant à anaLyser Le signal emmagasiné dans la mémoire pour déterminer les distances de particularités et du terrain. Une technique d'analyse de distance est utilisée dans le système ci-dessus, o le code du récepteur est de préférence rési- dant pour un retard donné (distance) pendant une durée d'intégra- tion fixe permettant de mesurer l'intensité du signal pour chaque durée de retard. Il s'ensuit qu'une image de l'intensité du signal en fonction de la distance est construite pour toute la gamme de mesure du système dans la mémoire 11. Cette image contiendra des données signal/distance pour toutes les cibles ainsi que pour l'information relative au bruit de l'environnement, un résultat typique étant représenté sur la figure 2. De cette image, les dis- tances de la cible prédominante (sol, ou terrain) R2 et des cibles à distance plus courte moins dominantes (particularités) R1 peuvent être extraites à l'aide du processeur 12. Pour formuler une technique robuste d'extraction de cibles prédominantes, il faut considérer la dynamique des cibles. On peut montrer qu'un algo- rithme d'aire partielle appliqué à propos de la distance de la cible prédominante peut nettement distinguer cette cible vis-à-vis des retours de distances plus courtes qui se produisent à proximité d'elle. Un procédé particulier d'extraction des distances de par- ticularités et du sol (terrain) va maintenant être décrit en rela- tion avec les figures 3 et 4. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, on lit le tableau d'amplitudes ou d'intensités des signaux dans les diverses bandes de distance, ou cellules de distance, et on modifie les amplitudes pour réaliser la compensation relative à la loi de l'intensité du signal en fonction de la distance, les signaux diminuant à 9 dB/octave en raison de facteurs de propagation. La cellule ayant l'amplitude la plus grande (après compensation) est notée C et la valeur d'amplitude mesurée est notée P. 4 2741451 Le procédé de détermination de la distance d'une parti- cularité est le suivant (côté gauche de la figure 3). Un seuil T1 est établi à une valeur fixe située en dessous de P. Il s'agit typiquement de 12 dB, et on contrôle que T1 est au-dessus du niveau de bruit général. On effectue une analyse des cellules situées en dessous de C, en commençant à un nombre fixe de cellules en dessous de C. Typiquement, l'analyse commence à l'équivalent de 91,4 m (300 pieds) en dessous de C, même si l'ana- lyse devrait normalement couvrir les quelques premières cellules, correspondant à des distances situées en dessous de 4,6 m (15 pieds). On déterminera la cellule possédant la distance la plus courte qui a une énergie supérieure à T1, soit C1. On effectue ensuite une interpolation sur la base de l'énergie contenue dans C1 et de l'énergie de la cellule suivante placée en dessous et, à partir de cette interpolation, on calcule R1 comme étant la dis- tance o le seuil T1 est coupé et, après filtrage, on le fournit en sortie. Le procédé de détermination de la distance du sol (terrain) est le suivant (côté droit de la figure 3). Un seuil T2 est établi à une valeur fixe située en dessous de P. Celui-ci ne doit pas nécessairement être identique à T1, mais il est typiquement de 12 dB lorsqu'un bon rapport signal- bruit est obtenu. En dessous de conditions signal-bruit plus médiocres, on rapprochera le seuil de P. On effectue ensuite une analyse de paires de cellules, comprenant une cellule située au- dessus de C et l'autre au-dessous, toutes deux de la même quantité. Lorsque l'énergie contenue dans l'une ou l'autre cellule de la paire analysée tombe en dessous de T2, on arrête l'analyse. On détermine la distance des paires de cellules (C2-C3) qui ont une énergie au- dessus de T2. (Dans l'exemple de la figure 4, seule la paire adjacente de cellules satisfait ce critère). On calcule l'énergie correspondant à la distance des cellules C2-C3, puis on calcule l'aire qui contient une fraction fixe K de l'énergie totale dans C2-C3, sa limite supérieure donnant la valeur de R2 (voir figure 4). Typiquement une valeur de K est 0,375. Apres filtrage, 2741451 on fournit R2 en sortie comme étant la distance au sol (ou terrain). La quantité de fiLtrage appliquée au signal de sortie du terrain peut être supérieure à ceLLe correspondant à La particula- rité, si ceLa est nécessaire. On choisit les seuils T1 et T2 de façon que des particu- larités telles que des arbres et des bâtiments soient acceptés et mesurés, tandis qu'on ignore les retours venant des nuages et des leurres. REVENDICATIONS 1. Système télémétrique à ondes entretenues, caractérisé en ce qu'il comprend un modulateur (2) servant à moduler une onde porteuse de radiofréquence en fonction d'un code pseudo-aléatoire (3), une antenne d'émission (5) servant à rayonner le signal modulé en direction d'une cible, une antenne réceptrice (6) et un récep- teur (7) servant à détecter le signal réfléchi par la cible, et un corrélateur (8) servant à corréler le signal réfléchi avec un code émis pour un déphasage choisi correspondant au créneau de distance courant devant être soumis à l'essai, et un moyen (10, 11, 12) servant à traiter les données distance/amplitude venant du corré- lateur afin de distinguer entre des réflexions dues à la cible et des réflexions dues à d'autres objets adjacents à la cible. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier seuil est déterminé en relation avec l'amplitude des signaux reçus, de façon que les signaux se trouvant immédiatement au-dessous de ce seuil soient des signaux renvoyés par un ou plu- sieurs desdits autres objets. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un deuxième seuil est établi, de façon que l'analyse de la distribution d'énergie des signaux ainsi renvoyés se trouvant au- dessus dudit deuxième seuil permette la détermination de la dis- tance de la cible. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cible est le sol et les autres objets sont des particularités se trouvant sur le sol. 5. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est effectué une analyse à distances croissantes pour les signaux renvoyés depuis le dessous de la distance de l'intensité maximale des signaux renvoyés, jusqu'à ce que l'intensité du signal renvoyé se trouve au-dessus du premier seuil. 6. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on effectue une analyse de paires de signaux au-dessus et au- dessous de la distance de l'intensité maximale des signaux renvoyés jusqu'à ce que L'une desdites paires comporte un signal situé en dessous du deuxième seuil, on calcule l'énergie totale des paires au-dessus dudit seuil, et on détermine La distance d'une fraction fixe de ladite énergie totale.