Brevet FR2738349A1 — publié le 19970307

DISPOSITIF D'AMELIORATION DE LA RESOLUTION ANGULAIRE D'UN RADAR A ANTENNE TOURNANTE La présente invention concerne un dispositif d'amélioration de la résolution angulaire d'un radar à antenne tournante. I1 est connu que la résolution angulaire d'un radar est liée à la largeur de son lobe d'antenne dans le plan considéré, cette résolution étant d'autant meilleure que ce lobe d'antenne est fin. I1 est également connu que la largeur du lobe d'antenne dépend des dimensions de l'antenne, et que ce lobe est d'autant plus étroit que les dimensions de l'antenne dans le plan correspondant sont grandes. Différentes solutions s'inspirant directement de cette constatation ont été proposées pour améliorer la résolution angulaire d'un radar ; ces solutions consistent à agir sur les dimensions de l'antenne, soit directement, soit au moyen d'éléments auxiliaires tels que les réseaux multiplicatifs décrits dans le livre de S. DRABOWITCH intitulé "Antennes Applications". Ces solutions ont pour inconvénients, outre les coûts élevés qui en résultent, un accroissement du poids de l'antenne (inconvénient d'autant plus sensible que l'antenne est en rotation) et/ou des difficultés de mise au point. La présente invention a au contraire pour objet un traitement particulier des signaux reçus par un radar à antenne tournante, basé sur les observations suivantes. Dans un radar à antenne tournante, la réponse à un écho utile ponctuel est un signal temporel, dont la forme a celle du gain d'antenne et dont le spectre a une étendue limitée par le produit du diamètre de l'antenne par sa vitesse angulaire. La forme de ce spectre est généralement très décroissante au voisinage de sa fréquence de coupure. Partant de ces observations, l'invention propose d'améliorer la résolution angulaire d'un radar en envoyant le signal reçu dans un filtre dont la fonction de transfert favorise ces fréquences, de façon à obtenir un spectre à peu près uniforme. Un dispositif d'amélioration de la résolution angulaire d'un radar à antenne tournante suivant l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement des signaux reçus par ce radar, en vue de réaliser un filtrage accentuateur de fréquences au voisinage de la fréquence de coupure du spectre de ces signaux, afin d'accroître leur étendue spectrale. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels - les figures la et lb sont des diagrammes montrant la forme des signaux vidéo issus du récepteur d'un radar à antenne tournante, respectivement avant et après traitement suivant l'invention; - la figure 2 est un schéma de principe d'un filtre transverse - la figure 3 est un schéma d'un filtre transverse utilisé suivant l'invention. Dans la suite de la description on considérera plus particulièrement le cas d'un radar à impulsions dont la fréquence de récurrence sera notée FR. La figure la représente pour une case distance donnée les signaux vidéo issus du récepteur radar, correspondant aux signaux radar réfléchis par deux cibles séparées par une distance proche de la largeur du lobe d'antenne. Compte tenu de la largeur du lobe d'antenne, ces signaux présentent deux caractéristiques : d'une part, pour une cible donnée, l'amplitude du signal réfléchi par cette cible varie lentement d'une récurrence à l'autre, d'autre part, entre deux cibles très rapprochées l'une de l'autre, le signal réfléchi ne peut s'annuler complètement, ou au moins atteindre un minimum suffisamment faible pour conclure à la présence de deux cibles distinctes. Sur la figure lb au contraire ces mêmes signaux, après traitement suivant l'invention, présentent des fronts beaucoup plus raides et le minimum correspondant à l'espace entre les deux cibles est considérablement renforcé, d'où une discrimination beaucoup plus aisée, équivalente à celle qui serait obtenue avec un lobe d'antenne de largeur inférieure à sa largeur réelle. Ce résultat est obtenu suivant l'invention en faisant subir aux signaux vidéo issus du récepteur radar un filtrage accentuateur de fréquences au voisinage de la fréquence de coupure du spectre de ces signaux. Un moyen de réaliser un tel filtrage accentuateur de fréquences consiste en un filtrage transverse numérique, revenant à faire la convolution du signal vidéo reçu avec la "réponse impulsionnelle" du filtre, comme décrit maintenant en relation avec les figures 2 et 3. Sur la figure 2 est représenté un schéma synoptique d'un filtre transverse. Ce filtre comporte de manière connue un ensemble de circuits de retard li, de retard égal à la période de récurrence du radar, connectés entre eux de façon à constituer un registre à décalage à l'entrée duquel est appliqué le signal vidéo radar S échantillonné å la fréquence FR, un ensemble de multiplieurs 2. effectuant une multiplication entre les signaux obtenus sur les différents accès de ce registre à décalage et un ensemble de coefficients "ki", et un additionneur 3 effectuant la somme des signaux issus des différents multiplieurs. Le nombre et la valeur des coefficients "ksi" sont déterminés de manière à réaliser le filtrage accentuateur de fréquences souhaité. D'une manière générale, ces coefficients "ki" présentent une symétrie au sens où, pour un filtre d'ordre pair présentant une suite de coefficients k p . k 1, k+1 k+p, ou -p pour un filtre d'ordre impair présentant une suite de coefficients k p . . k-1 ko k+ l k+p, on a -p .. 1 o l'égalité k. = k i quel que soit i (1 # i # p). Dans le cas d'un filtre d'ordre impair ayant 2p+l coefficients, correspondant plus particulièrement au cas de la figure 2, on substitue ainsi à un échantillon de signal vidéo radar S relatif à une récurrence R et faisant l'objet n n d'une multiplication avec le coefficient central k, un échantillon S' relatif à une récurrence R' retardée de p n n récurrences, et tel que D'une manière générale l'application de coefficients négatifs aux extrémités du filtre permet d'obtenir l'effet souhaité. Par ailleurs l'application de coefficients positifs, adjacents au coefficient central k, ou aux coefficients centraux k+1 et k 1, permet d'obtenir un effet de lissage compensant d'éventuels aléas de distribution d'amplitude du signal vidéo radar S d'une récurrence à l'autre. Une variation progressive de ces coefficients, positifs ou négatifs, permet en outre d'améliorer ces effets, et ceci d'autant plus que le paramètre "p" est élevé. A cet égard le nombre de coefficients sera avantageusement choisi de l'ordre de 03dB x FR # où O3dB désigne la largeur à 3dB du lobe d'antenne, Q désigne 'a vitesse de rotation de l'antenne, et FR la fréquence de récurrence du radar. Un exemple de valeurs de ces coefficients est maintenant donné pour une valeur du paramètre 2p+l égale à 7 k = 1,5 o + = k1 = + 0,25 k+2 = k 2 = - 0,25 k+3 k 3 = - 0,25 Cet exemple correspond au cas de la figure lb. Un exemple pratique de réalisation correspondant aux valeurs numériques données ci-dessus, est maintenant décrit en relation avec la figure 3. Le filtre représenté sur la figure 3 est un filtre digital transverse qui est optimisé pour un fonctionnement à des valeurs élevées de la fréquence d'"échantillonnage" FE, ou fréquence quantum, utilisée pour le codage analogique-numérique des différents échantillons de signal vidéo radar tels que Sn-3, son 2, Sn 1, Sn, Sn+1, Sn+2, Sn+3 correspondant aux différentes récurrences Rn-3w Ru 2, Rn-1, Rn, Rn+1, Rn+1, R Rn+2, Rn+3 traitées par le filtre.Chacun de ces échantillons est ainsi représenté par une succession de quanta codés en valeurs numériques et se répétant à la fréquence FE; ; le traitement suivant l'invention est par ailleurs effectué pour des quanta de même rang relatifs aux différentes récurrences traitées par le filtre. Sept quanta sont traités simultanément : le quantum de la récurrence incidente, et les six quanta relatifs aux récurrences antérieures, restitués par lecture de six mémoires parmi sept mémoires du type "RAM" 4O à 4 . Parallèlement le quantum de la récurrence incidente est mémorisé dans la mémoire non utilisée en lecture, pour utilisation au cours des six récurrence s suivantes. Ces sept quanta sont appliqués à sept mémoires du type "PROM" 50 à 56 programmées de manière à éffectuer une multiplication par un des coefficients "k" Un sommateur 6 effectue ensuite la somme des signaux obtenus en sortie de ces différentes mémoires "PROM". Un adressage des mémoires RAM au moyen d'un compteur 12, dit compteur "distance", permet par ailleurs de faire évoluer le rang des quanta traités par le filtre, pour une case distance donnée, et de réaliser le traitement successivement pour les différentes cases distance du radar relatives à une même récurrence. Un ensemble de registres du type "à sorties trois états" a à 76 permet en outre d'éviter des conflits d'écriture et de lecture des différentes mémoires RAM, et un ensemble de registres tampons 80 à 86 permet d'effectuer les différentes multiplications en synchronisme. Un registre 9 disposé en sortie du sommateur 6 permet une prise en compte du résultat ainsi obtenu. En vue d'un fonctionnement plus rapide, l'adressage des mémoires RAM et des mémoires PROM, ainsi que la programmation des mémoires PROM, sont conçus de manière à éviter un transfert d'informations entre mémoires RAM à chaque nouvelle récurrence incidente. Pour cela les accès aux mémoires RAM sont limités à des accès en lecture, à l'exception de la mémoire RAM dans laquelle vont s'inscrire les quanta incidents.Par ailleurs, à chaque nouvelle récurrence incidente, le numéro (compris entre 0 et 6) de la mémoire RAM dans laquelle sont inscrits les quanta incidents est incrémenté d'une unité et la configuration des coefficients multiplicateurs est corrélativement décalée d'une unité L'ensemble des mémoires PROM est pour cela programmé de manière à pouvoir réaliser l'ensemble des configurations possibles, la sélection de l'une de ces configurations étant effectuée par un adressage supplémentaire de ces mémoires au moyen d'un compteur 10 de O à 6. Ce compteur 10 est suivi d'un décodeur 11 à sept sorties référencées 0, 1 . . 6, permettant de valider en écriture, par les quanta incidents, une seule des mémoires RAM, dont le numéro est ainsi incrémenté d'une unité à chaque nouvelle récurrence incidente. Ce schéma est particulièrement recommandé pour des traitements à cadence élevée. I1 existe de nombreuses variantes à ce schéma, telles qu'un traitement entièrement par "sofa", par exemple au moyen de pointeurs indexés, les récurrences étant stockées au sein d'une même mémoire de masse. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amélioration de la résolution angulaire d'un radar à antenne tournante, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement des signaux reçus par ce radar, en vue de réaliser un filtrage accentuateur de fréquences au voisinage de la fréquence de coupure du spectre de ces signaux, afin d'accroître leur étendue spectrale. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le radar est un radar à impulsions et en ce que ces moyens de traitement consistent en un filtre transverse numérique (1i, 2i, 3) dont le retard élémentaire est égal à la période de récurrence du radar. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la suite des coefficients de ce filtre présente une symétrie par rapport à son terme central, ou à ses termes centraux, suivant que le filtre à un nombre impair ou pair de coefficients. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les coefficients extrêmes ont des valeurs négatives. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les coefficients adjacents au coefficient central, ou aux coefficients centraux, ont des valeurs positives. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le nombre de coefficients du filtre est de l'ordre de #3dB x FR # où e 3dB désigne l'ouverture à 3dB du lobe d'antenne, Çt la vitesse de rotation de l'antenne et F R la fréquence de récurrence du radar. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de mémoires du type RAM (40 à 46) dans lequel est stocké l'ensemble des récurrences nécessaires au traitement, et en ce qu a chaque nouvelle récurrence incidente, le numéro de la mémoire RAM dans laquelle est inscrite cette récurrence, ainsi que la configuration des coefficients multiplicateurs, sont décalés d'une unité.