Brevet FR2796158A1 — publié le 20010112

Dans la gamme HF ou gamme des hautes fréquences (3-30 MHz), on trouve un grand nombre d'émissions avec des types de modulation différents. Pour le contrôle d'une telle gamme de fréquences, on utilise en général un goniomètre à canaux multiples, qui délivre des informations concernant la fréquence, la direction d'incidence et la durée d'émissions individuelles. Cependant dans la gamme HF, ceci pose des problèmes étant donné qu'en raison de la caractéristique dans cette gamme, l'intensité des signaux varie (fading des signaux). L'invention a pour but de développer un procédé pour détecter et segmenter des émissions, qui permette de contrôler également de façon fiable la gamme HF. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un procédé pour détecter et segmenter des émissions dans un récepteur radiogoniométrique, caractérisé en ce - que le signal de réception est transformé dans un espace temps-fréquences discret, - qu'à chaque élément dans cet espace temps-fréquences discret sont associées des caractéristiques qui corres- pondent aux informations délivrées par le récepteur radiogoniométrique concernant l'intensité du signal et l'angle azimutal, - que des éléments associés pour une émission sont réunis, dans l'espace temps-fréquences, pour réaliser une émis- sion élémentaire, et - que les émissions élémentaires ainsi détectées et seg- mentées sont suivies dans le temps et que des modifica- tions de leurs paramètres délivrés par le récepteur radiogoniométrique sont signalées. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour les émissions élémentaires on calcule des caractéris- tiques qui quantifient des variations dans le temps des paramètres d'émission et caractérisent la distribution spectrale de l'énergie. Selon une autre caractéristique de l'invention, le récepteur radiogoniométrique délivre également, comme information supplémentaire, une mesure de la qualité du signal. Selon une autre caractéristique de l'invention, le récepteur radiogoniométrique délivre également, en tant qu'information supplémentaire, l'angle d'élévation, sous lequel l'émission a été reçue. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé est adapté spécialement pour son utilisation dans la gamme des ondes courtes, dans le cas o il existe un fading du signal. Selon une autre caractéristique de l'invention, les émissions détectées et segmentées sont explorées pour déterminer s'il existe des émissions agiles en fréquences, et toutes les séquences d'émissions, qui se rapportent à une même émission agile en fréquences, sont rassemblées en une seule émission. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour accroître la puissance de calcul, l'ensemble de la bande de fréquences à contrôler est divisé en sous-bandes et un processeur est associé à ces sous-bandes pour le traitement. Selon une autre caractéristique de l'invention, des émissions, qui sont situées au niveau des zones margi- nales de sous-bandes voisines et font partie d'une même émission, sont rassemblées pour une émission. La bande de fréquences à contrôler est divisée en canaux de fréquences, dont le nombre est choisi en fonction de la résolution en fréquence désirée. Conformément à ce choix de canaux, le goniomètre à canaux multiples forme, à des intervalles de temps réguliers, le signal temporel reçu, dans la gamme des fréquences. Le signal de réception est par conséquent décrit d'une manière discrète du point de vue du temps et des fréquences. Chaque élément dans cet espace temps-fréquences discret est désigné comme étant une cellule de mesure. La poursuite du traitement est avantageusement agencée, grâce à la détermination de caractéristiques appropriées des émissions, de telle sorte que le procédé convient particulièrement notamment pour être utilisé dans la gamme HF, qui se caractérise par un fading des signaux. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux figures. La figure 1 représente l'espace temps-fréquences discret, dans lequel le signal de réception est amené par transformation. Par exemple on a mis en relief les gammes d'une cellule de mesure 1, d'une section d'émission élémentaire ESMA 2 et d'une émission élémentaire ES 3. La figure 2 représente un organigramme qui décrit les états possibles d'une émission élémentaire ES et de l'association entre ces états. Pour chaque instant de mesure et pour le canal de fréquences, on obtient par conséquent, conformément à la figure 1, un élément situé dans l'espace temps-fréquences, qui sera désigné ci-après sous l'expression cellule de mesure 1. Lors de la réception, le goniomètre à canaux multiples affecte des attributs déterminés à chaque cellule de mesure 1. Il s'agit de son niveau de signal et de l'angle azimutal, qui dépend de la direction de réception et, dans le cas o le principe de goniométrie utilisé fournit des informations à ce sujet, la probabilité de présence de signal et l'angle en élévation, qui dépend de la direction de réception. En ce qui concerne la définition de la probabilité de présence de signal, on part de l'hypothèse selon laquelle dans le cas o seuls sont pré- sents des bruits, les différentes valeurs de mesure d'une séquence de mesure ne sont pas corrélées entre elles, alors que dans le cas de la présence d'un signal net, les différentes valeurs de mesure sont corrélées. A l'aide d'une analyse de corrélation correspondante on peut par conséquent déterminer l'existence d'un signal, ce qu'on appelle une probabilité de présence de signal. Ci-après, on va expliquer de façon plus détaillée le procédé selon l'invention pour détecter et segmenter des émissions. Le procédé utilise les cellules de mesure 1 générées et leur associe des caractéristiques supplémentaires, dans d'autres étapes de traitement. Ces caractéristiques permettent d'associer finalement des sec- tions de mesure d'émissions élémentaires ESMA 2 et des émissions élémentaires ES 3 à différentes cellules de mesure élémentaires 1. Les étapes opératoires nécessaires à cet effet peuvent se subdiviser en quatre échelons. Tout d'abord la détection de signaux et la segmentation de cel- lules de mesure 1 dans la direction des fréquences, pour la formation de sections de mesure d'émissions élémentaires ESMA 2. En second lieu le suivi des sections ESMA 2 formées dans la direction du temps pour la formation d'émissions élémentaires ES 3. En troisième lieu, la transmission des résultats pour une détection sûre d'une émission ES 3. Et enfin le post-traitement des signalisations obtenues de résultats. La détection de signaux s'effectue sur la base des attributs "niveau" et "probabilité de présence de signal" (dans le cas o ils sont présents, des cellules de mesure 1). Dans le cadre du processus de détection, un autre attribut "marque de détection" a été adjoint à chaque cellule de mesure 1. Cet attribut peut prendre les valeurs "signal détecté de façon fiable", "signal non détecté de façon fiable" ou "signal non détecté". L'affectation de cette valeur d'attribut s'effectue sur la base d'opérations à valeurs de seuil. Les attributs niveau de signal P et probabilité de présence de signal S d'une cellule de mesure 1 sont comparés à deux seuils de niveau P1 et P2 ou à deux seuils pour les probabilités de présence de signaux Si et S2. On a: Pi Lorsque l'on a P > P2 et S > S2, la marque de détection "signal détecté de façon fiable" est attribuée à la cellule de mesure 1. Lorsque l'on a P cellule de mesure. Sinon la marque de détection "signal non détecté de façon fiable" est attribuée à la cellule de mesure 1. Dans le cas o aucune information concernant la probabilité de présence d'un signal n'est présente, les valeurs de seuil pour le contrôle des probabilités de présence de signaux S1 et S2 sont réglées à zéro, de sorte que des conditions de calcul indiquées plus haut peuvent également être appliquées. Sinon les valeurs de seuil Pi, P2 et Sl, S2 peuvent être prédéterminées librement en tant que paramètres ou bien peuvent être adaptées automatique- ment aux conditions du niveau de bruit. A cet effet le niveau de bruit est estimé, et les seuils P1 et P2 sont obtenus à partir de ce niveau de bruit. La segmentation suivante des cellules de mesure 1 dans la direction des fréquences fournit également les attributs "marque de détection", "azimut" et dans le cas o elle est présente "élévation" des cellules de mesure 1. Des cellules de mesure 1 voisines sont rassemblées pour former une section de mesure d'émissions élémentaires ESMA 2 de telle sorte que les caractéristiques suivantes sont satisfaites pour ces cellules: - au moins une cellule de mesure 1 de l'unité ESMA 2 pos- sède une marque de détection "signal détecté de façon fiable", - des chaînes de cellules de mesure 1 de l'unité ESMA 2 avec la marque de détection "signal non détecté" doivent être présentes uniquement jusque sur certaine longueur, qui est prédéterminée en tant que paramètre, - les attributs azimut et élévation des cellules de mesure 1 de l'unité ESMA 2 présentant les marques de détection "signal détecté de façon fiable" et "signal non détecté de façon fiable" satisfont à la condition d'homogénéité pour des valeurs angulaires. Cette condition d'homogénéité pour des valeurs angulaires, appliquée ici à l'angle d'azimut et à l'angle d'élévation, peut être satisfaite de différentes manières, par exemple grâce au fait que - les différences angulaires entre des cellules de mesure 1 voisines ne doivent pas dépasser une valeur prédéter- minée, - la différence angulaire maximale entre les cellules de mesure 1 et l'unité ESMA 2 ne doit pas dépasser une valeur prédéterminée, - les différences angulaires entre les cellules de mesure 1 et l'angle moyen de l'ensemble de l'unité ESMA 2 ne devraient pas dépasser une valeur prédéterminée, - grâce à un test d'hypothèse, qui vérifie si les angles d'une cellule de mesure 1, avec laquelle une unité ESMA 2 doit être étendue, provenaient de la statistique qui est déterminée par les cellules de mesure 1 déjà citées dans l'unité ESMA 2. En raison de la segmentation, l'unité ESMA 2 est définie symboliquement par une structure de données, qui contient toutes les caractéristiques nécessaires, qui décrivent l'unité ESMA 2; ceci peut être notamment: - un instant de mesure, - une fréquence limite inférieure, - une fréquence limite supérieure, - un niveau moyen, - un niveau maximum, - des valeurs moyennes en azimut, - des valeurs moyennes en élévation, - un nombre de chaînes de cellules de mesure avec la marque de détection "signal non détecté", - la longueur des chaînes de cellules de mesure présentant la marque de détection "signal non détecté", - des moments de différents ordres. Ci-après on réalise le suivi de l'unité ESMA 2 dans le temps pour déterminer si cette unité peut être associée à des émissions élémentaires présentes (ES 3) ou bien si elles sont utilisées pour la formation d'une nou- velle émission ES 3. Une émission ES 3 est une surface dans l'espace temps-fréquences, qui correspond à un signal utile et est défini symboliquement par une structure de données, qui contient toutes les caractéristiques nécessaires pour la description de l'émission ES 3; il peut s'agir notamment de ce qui suit: - fréquence limite inférieure, fréquence limite supérieure, - niveau moyen, - niveau maximum, - valeurs moyennes en azimut, - valeurs moyennes en élévation, - qualité, fréquence d'apparition, - instant de la première détection, - instant de la deuxième détection, - couples de différents ordres. Les caractéristiques permettent de localiser dans le temps et du point de vue fréquence l'émission ES 3 sur la base desquelles on peut obtenir des informations goniométriques pour caractériser les variations, du point de vue temps et fréquences, de l'information goniométrique ainsi que la variation dans le temps de l'énergie et de sa distribution dans la direction des fréquences. Le procédé selon l'invention consistant à asso- cier des sections ESMA 2 à des émissions élémentaires ES 3 utilise la section ESMA déterminée actuellement ainsi que l'émission élémentaire ES 3 déjà formée. Pour chacune des sections ESMA 2 actuelles on examine si une émission ES 3 déjà présente peut se continuer avec cette section ESMA 2. C'est le cas lorsque d'une part la section ESMA 2 est voi- sine de l'émission ES 3 du point de vue fréquence et que d'autre part les caractéristiques angulaires de ESMA 2 et de ES 3 satisfait à la condition d'homogénéité, décrite précédemment, pour des valeurs angulaires. Lors de l'inter- prétation de la condition d'homogénéité, il faut dans ce cas remplacer, de façon appropriée, l'expression cellules de mesure par ESMA et ESMA par ES. Une section ESMA 2 est voisine d'une émission ES 3, du point de vue de la fréquence, lorsque l'on a FUESMA+DELTAF>FUES et que l'on a simultanément (du point de vue mathématique) FUESMA - DELTAF DELTAF: tolérance pouvant être paramétrisée sur les fré- quences. Si la condition de voisinage et la condition d'homogénéité ne sont pas satisfaites pour des valeurs angulaires, l'émission ES 3 est associée à cette section ESMA 2 et les caractéristiques de l'émission ES 3 sont actualisées avec les attributs de la section ESMA 2. Quelques caractéristiques sont actualisées par formation de la valeur moyenne ou par formation de la valeur moyenne glissante. Si avec une section ESMA 2, on ne peut pas continuer une émission ES 3 déjà existante, une nouvelle émission ES 3 est formée à partir de cette section ESMA 2. Les caractéristiques de l'émission ES 3 sont ici initiali- sées avec les caractéristiques de la section ESMA 2. Dans le cas de l'association de la section ESMA 2 avec l'émis- sion ES 3, on peut obtenir un accroissement d'efficacité lorsque l'on gère la section ESMA 2 et l'émission ES 3 dans la liste établie en fonction de la fréquence. Pour réduire la probabilité de fausses alarmes et l'influence du fading sur la détection, on définit pour l'émission ES 3 les états "temporairement actif (NEW_ES 11)", "actif de façon fiable (ACTIVE_ES 13)" et "temporai- rement inactif (NEW_INACTIVE_ES 12, INACTIVE_ES 14)". Des transitions d'un état à l'autre interviennent lorsque pen- dant un nombre prédéterminé de vecteurs de mesure des sec- tions ESMA 2 adaptées à une émission ES 3 sont détectées ou ne sont pas détectées. Les états possibles d'une émission ES 3 et leur association réciproque sont représentés sur la figure 2. Une émission ES 3 nouvellement produite est située dans l'état NEW_ES 11. Cette émission passe à l'état ACTIVE_ES 13 uniquement au bout d'un nombre prédéterminé de continuations par une section ESMA 2. C'est seulement lors de cette transition que l'émission ES 3 est détectée comme étant sûre et qu'une signalisation est produite. Cette signalisation est du type ES_START 16 et caractérise le début d'une émission. Une émission ES 3 dans l'état NEW_ES 11 transite par l'état NEW_INACTIVEES 12, lorsqu'à un instant de mesure il n'existe aucune section ESMA 2 pour continuer l'émission ES 3. Dès qu'à un instant de mesure on trouve la section ESMA 2 pour continuer l'émission ES 3, l'émission ES 3 est commutée en retour de l'état NEW_INACTIVE_ES 12 dans l'état NEW_ES 11. Si aucune section ESMA 2 n'a été associée, pour une émission ES 3 située dans l'état NEW_INACTIVE_ES 12, pendant plus d'un nombre pouvant être prédéterminé d'instants de mesure successifs, l'émission ES 3 est marquée dans une liste temporaire spéciale (liste de toutes les émissions ES "courtes"). Cette liste est examinée périodiquement à des intervalles périodiques du point de vue de l'homogénéité en rapport avec la direction (azimut + élévation (dans le cas o elle est présente)) et l'absence de chevauchement dans le temps pour l'identification d'émetteurs à saut de fréquence. L'émission ES 3 est supprimée après l'entrée dans cette liste (passage à l'état DELETED_ES 15) et une signalisation SHORT_ES 20 est établie. Si une caractéristique d'une émission ES 3 située dans l'état ACTIVE_ES 13 varie de plus d'un seuil prédéterminé par rapport à la dernière signalisation, une signalisation du type ES_UPDATE 17 est produite avec les caractéristiques actualisées. Une unité ES 3 dans l'état ACTIVE_ES 13 passe à l'état INACTIVE_ES 14 lorsqu'aucune section ESMA 2 est présente à un instant de mesure pour continuer l'émission ES 3. Dès qu'à un instant de mesure une section ESMA 2 est à nouveau trouvée pour la continuation de l'émission ES 3, l'émission ES 3 est ramenée de l'état INACTIVE_ES 14 dans l'état ACTIVE_ES. Si pour l'émission ES située dans l'état INACTIVE_ES 14, aucune section ESMA 2 n'a été associée pour plus d'un nombre pouvant être prédéterminé d'instants de mesure successifs, l'émission ES 3 est effacée (passage à l'état DELETEES 15) et une signalisation END_ES 19 est établie. Les signalisations contiennent notamment les caractéristiques suivantes de l'émission ES: - un identifiant de l'émission ES, - un niveau maximum, un azimut moyen - une variation moyenne de l'azimut dans le temps, - une variation moyenne de l'azimut dans la direction des fréquences, - une élévation moyenne, - une variation moyenne de l'élévation dans le temps, une variation moyenne de l'élévation dans le domaine des fréquences, - une fréquence, - une largeur de bande, - une variation de la largeur de bande, - une qualité, - l'instant de l'événement. En raison d'une puissance de calcul insuffisante, il peut être nécessaire de répartir le post-traitement de l'émission S3 entre plusieurs processeurs. Ceci est exécuté de telle sorte que chaque processeur traite d'une sous- bande déterminée à partir de la bande des fréquences à analyser. Les résultats des différentes sous-bandes doivent être ensuite réunis. En particulier dans les zones marginales de sous-bandes voisines, il apparaît des signalisations d'émission ES, qui se rapportent à une même émission ES 3. Une seule émission ES 3, dont les caractéristiques sont formées par la réunion des attributs des émissions individuelles, est produite à partir de telles signalisations d'émissions ES. Les émissions ES 3 ainsi rassemblées sont ensuite examinées pour la détection d'émissions agiles en fréquences. Ce sont notamment ce qu'on appelle des "chirp-sounder" (émissions avec une position de fréquence continûment variable). En outre des séquences temporelles d'émissions ES 3, qui concernent une émission individuelle agile en fréquences, sont réunies pour former l'émission ES 3, dans le cadre du post-traite- ment. REVENDICATIONS 1. Procédé pour détecter et segmenter des émis- sions dans un récepteur radiogoniométrique, caractérisé en ce - que le signal de réception est transformé dans un espace temps-fréquences discret, - qu'à chaque élément dans cet espace temps-fréquences discret sont associées des caractéristiques qui corres- pondent aux informations délivrées par le récepteur radiogoniométrique concernant l'intensité du signal et l'angle azimutal, - que des éléments associés pour une émission sont réunis, dans l'espace temps-fréquences, pour réaliser une émis- sion élémentaire (3), et - que les émissions élémentaires (3) ainsi détectées et segmentées sont suivies dans le temps et que des modifications de leurs paramètres délivrés par le récepteur radiogoniométrique sont signalées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour les émissions élémentaires (3) on calcule des caractéristiques qui quantifient des variations dans le temps des paramètres d'émission et caractérisent la dis- tribution spectrale de l'énergie. 3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le récepteur radiogo- niométrique délivre également, comme information supplé- mentaire, une mesure de la qualité du signal. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le récepteur radiogoniométrique délivre également, en tant qu'information supplémentaire, l'angle d'élévation, sous lequel l'émission a été reçue. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le procédé est adapté spécialement pour son utilisation dans la gamme des ondes courtes, dans le cas o il existe un fading du signal. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que les émissions détectées et segmentées sont explorées pour déterminer s'il existe des émissions agiles en fréquences, et que toutes les séquences d'émissions, qui se rapportent à une même émis- sion agile en fréquences, sont rassemblées en une seule émission. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pour accroître la puissance de cal- cul, l'ensemble de la bande de fréquences à contrôler est divisé en sousbandes et qu'un processeur est associé à ces sous-bandes pour le traitement. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que des émissions, qui sont situées au niveau des zones marginales de sous-bandes voisines et font partie d'une même émission, sont rassemblées pour une émission.