Brevet FR2840411A1 — publié le 20031205

accueillant le dispositif. 284041 1 DOMAINE TECHNIQUE GENERAL. La presente invention concerne les ensembles d'instruments pour des observations du sol. Plus precisement, elle concerne des instruments montes sur des trains de satellites du type Radar a Synthese d'Ouverture RSO ou > (SAR) selon la terminologie anglo-saxonne generalement utilisee. ETAT DE L'ART. La figure 1 montre le principe de fonctionnement d'un instrument ou SAR 1 se depla,cant sur une trajectoire 3 dans le sens indique par le vecteur vitesse V. Les differents traits en pointilles montrent les positions successives dans le temps du SAR 1 sur la trajectoire 3. Ils correspondent aux instants auxquels le SAR 1 emet une impulsion en direction d'un objet 6 a observer ou re,coit un signal venant de la cible 6. Ainsi, chaque trait point milieu de la position du SAR 1 est distant du precedent ou du suivant d'une distance 11 egale a V/PRF, ou V est la vitesse de deplacement du SAR 1, et PRF est le > selon la terminologie anglo-saxonne generalement utilisee, ou frequence de repetition d'impulsion. La figure 1 montre qu'avec un traitement du signal connu de l'homme du metier et appele correction SAR, le petit SAR 1 remplace une grande antenne 2 qui s'enroulerait autour de ['objet 6 a observer, mais qui serait d'une longueur telle qu'elle est impossible a realiser. RAPPELS TECHNIQUES On rappelle que plus une antenne est longue, plus sa resolution est grande, c'est-a-dire plus la zone ou lobe dans laquelle elle emet eVou re, coit est etroite. Inversement, plus l'antenne est course, plus la resolution est faible. Cependant, le principe du SAR est de pouvoir avoir une resolution identique a celle d'une immense antenne malgre la petite taille de l'antenne 1. Ainsi, s'il est vrai que le lobe du SAR 1 est de la forme de celui reference 284041 1 par 4, I'addition corrigee des signaux sur ['ensemble des positions du SAR 1 au-dessus de ['objet 6 a observer permet d'obtenir un lobe total 5 plus etroit, qui correspond a celui de la grande antenne 2. Le principe du traitement du signal du SAR se fonde sur une compensation du retard d'observation de ['objet 6 entre les differentes positions du SAR 1 sur la trajectoire 3. Ainsi, dans le principe general represente a la figure 2, on considere une padre d'instruments d'observation formee d'un emetteur 1a et d'un recepteur 1 b, I'emetteur 1 a et le recepteur 1 b etant eventuellement confondus en un SAR 1 comme sur la figure 1. En effet, la figure 2 montre qu'un emetteur 1a et un recepteur 1b places sensiblement dans un meme tube virtuel autour d'un astre vent equivalents, du point de vue du traitement du signal, a un emetteur-recepteur 1 unique place en position mediane des positions des instruments 1 a et 1 b selon les axes X et Y.. L'emetteur 1a, tout au long de son trajet, envoie une succession de signaux en direction de ['objet 6. Apres reflexion au sol, les echantillons vent rec,us le recepteur 1 b. Les echantillons de signal rec. us vent alors ajoutes entre eux en mode complexe. Cette addition s'effectue apres que cheque signal a re,cu une avance temporelle. L'avance temporelle correspond au supplement de temps de cheque double trajet (puisqu'il y a un aller-retour entre ltemission et la reception du signal) reference par 9 sur la figure 1, par rapport au double trajet reference par 8 sur la figure 1. Les trajets 7 representent la distance du SAR 1 a la cible 6. Le double trajet specifique 8 correspond au trajet entre le point milieu particulier 18, entre l'emetteur et le recepteur sur la trajectoire 3, et la cible 6. L'avance temporelle est effectuee au moment milieu entre ['emission de l'echantillon et sa reception pour le SAR 1 place en 18. La longueur de l'antenne synthetique est referencee par 13 sur la figure 1. Par ailleurs, sur un plan theorique, on salt que N instruments SAR repartis le long de l'orbite permettent d'obtenir ['equivalent d'un seul SAR, II y a en effet addition coherente des signaux lors de ['observation successive 284041 1 des SAR. Le benefice peut etre sur le plan energetique (rapport signal a bruit) ou sur le plan du facteur de merite (on ne peut pas cumuler les deux benefices). Mais dans le deuxieme cas, cela s'accompagne de tellement fortes contraintes sur le controle mutuel des positions que cela n'est pratiquement realisable qu'en accolant les instruments au sein d'un meme corps, et encore avec une forte limite sur N. La figure 1 montre en effet, qu'il existe ce que l'homme du metier appelle des ambigutes, dont on a represente ici deux lobes 50 et 51, qui s'etendent sur les cotes du lobe 5 de detection de l'antenne synthetique. Si elles ne vent pas eliminees d'une fa,con ou une autre, ces ambiguites engendrent une perturbation du signal principal d'observation. Les directions des ambigutes vent connues. Pour une antenne synthetique normalement echantillonnee a V/PRF, les directions ambigues vent tournees, par rapport a la verticale, de k PRF/2Vou k est un nombre entier, V est la vitesse de deplacement du SAR et ou PRF est la frequence d'echantillonnage. Les directions des ambigutes determinant la taille minimale du SARI. En effet, la taille du SAR est determinee de sorte que le lobe de detection de l'antenne reelle 4 n'englobe pas la premiere ambigute 50, afin de ne pas perturber le signal de reception. Ce qui conduit a avoir une longueur d'antenne reelle au moins superieure a 2V/PRF (au moins deux longueurs d'echantillonnage). Cependant, la surface d'antenne est un element clef de performance d'un SAR spatial et de sa complexite. L'homme du metier salt que l'aire d'antenne et la puissance vent les contraintes principales de dimensionnement des SAR. Ces deux contraintes limitent le ratio 'fauchee sur resolution', qui est le critere clef et qui est denomme le facteur de merite. Le dimensionnement critique du SAR est celui qui maximise le facteur de merite pour une aire d'antenne donnee. Aller au-dela engendre une aire d'antenne beaucoup plus forte (+100%), pour un gain de facteur de merite relativement faible (50%). Par contre, le facteur de merite perd beaucoup de 284041 1 sa valeur (-75%) par rapport a l'economie sur la surface d'antenne (-30%) si on passe en dessous du dimensionnement critique. Le facteur de merite a une valeur de 10 000 a la taille critique, pour une incidence a la cible 6 d'une valeur de 50 a 60 . PRESENTATION DE L'INVENTION. Le but de ['invention est de proposer plusieurs SAR sur une meme trajectoire. L'invention propose ainsi ['addition de plusieurs SAR, sans avoir de contraintes cures sur la position des SAR entre eux. Un autre but de ['invention est de diminuer les contraintes sur la puissance et sur l'aire d'antenne en les diluant sur une pluralite d'antennes. II est en effet techniquement plus facile de construire des antennes plus petites. Un autre but de ['invention est supprimer la limite sur le facteur de merite et de multiplier le facteur de merite atteignable pour une aire d'antenne donnee. L' invention propose cette repartition su r des satellites d isti ncts grace, entre autres, a un choix de forme d'onde qui contourne les contraintes de positionnement. De ce fait, il devient possible a la fois de repartir les contraintes d'antenne technique de surface d'antenne sur N objets plus petite et d'augmenter par N le facteur de merite. A cet effet, I'invention propose un procede de traitement de signal et de guidage de plusieurs instruments comportant des moyens formant radars a synthese d'ouverture pour ['observation d'une cible, les instruments comportant au moins une padre formee d'un emetteur et d'un recepteur, caracterise en ce qu'on repete ['addition, corrigee des differences de trajet A/R a la cible, en mode complexe des echantillons issus d'une pluralite de padres se differenciant chacune par leur emetteur et/ou leur recepteur, I'ensemble des additions etant effectue sur des padres dont le point milieu est sensiblement situe, dans un repere local lie a la cible et au moment de 284041 1 I'addition corrigee, sur un meme tron,con de trajectoire correspondent sensiblement a la longueur de l'antenne synthetique formee par les radars. L'invention concerne egalement un ensemble d'instruments permettant la mise en couvre du procede decrit. L' invention est ava ntageusement completee par les caracteristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible: - plusieurs padres utilisent un mame emetteur; les echa ntil lons d es rad a rs vent em is de man iere period iq u e et en ce q ue entre deux positions du point milieu d'une padre donnee, les positions etant prises aux moments milieux entre emission et reception de l'echantillon, correspondent a deux echantillons successifs pour une meme padre, d'autres positions de points milieux correspondent a des echantillons d'autres padres se trouvent repartie de maniere periodique; on asservit la periode de repetition des echantillons de l'emetteur a (2K+1)V/2D, ou V est la vitesse lineeire de deplacement dans le repere local, K est un entier quelconque et D est la mesure de la distance entre deux points milieux de deux padres; - on etablit la mesure D a ['aide d'un systeme de telemetric directe entre les deux recepteurs des deux padres considerees; - pour un groupe d'au moins deux padres, le signal est emis et regu de maniere continue sur au moins une partie du tronc,on, et comporte une fonction d'autocorrelation etalee en temps et en frequence et a teas niveau par rapport au pic central; - on module le signal en phase entre Pi et-Pi selon une serie binaire aleatoire, le signal etant une frequence pure; - on utilise un signal continu periodique avec la meme serie de signal pour toutes les padres du groupe et une periode sensiblement identique, et en ce que entre les deux positions du point milieu d'une meme padre correspondent a deux emissions/receptions successives d'un meme element de la serie du signal continu se trouvent repartis aleatoirement les 284041 1 points milieux (N') des autres padres correspondent a l/emission/reception du meme element de la eerie; - la longueur du tron, con est un multiple de la distance entre les deux positions du point milieu d'une meme padre correspondent a deux emissionsireceptions successives d'un meme element de la serie du signal; - on utilise pour le signal continu des formes d'onde decorrelees entre les pares; - on utilise plusieurs emetteurs, les padres partageant un meme emetteur formant un meme groupe, et en ce que les signaux de groupes distincts vent decorreles d'un groupe a l'autre; - on utilise pour le signal continu des formes d'onde decorrelees entre les padres. De plus, I'invention concerne egalement ['ensemble d'instruments permettant de mettre en ceuvre le procede selon ['invention. Cet ensemble est avantageusement complete par le fait que les instruments vent portes par des satellites autour d'un astre. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caracteristiques, buts et avantages de ['invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit etre lue en regard des dessins annexes sur lesquels: - la figure 1, deja commentee, represente une vue schematique du fonctionnement d'un SAR selon l'etat de la technique; - la figure 2, deja commentee, represente une vue schematique de I'equivalent d'un emetteur et d'un recepteur a un SAR emetteur-recepteur; - la figure 3 est une representation schematique d'une formation de N SAR; - la figure 4 est une representation schematique du principe general de la superposition des SAR selon deux directions; - les figures 5A et 5B vent des representations schematiques de principe de fonctionnement d'un premier mode de realisation de ['invention, qui constitue une amelioration de ce qui est represente a la figure 4; 284041 1 - La figure 6 represente la fonction d'ambigute classique d'une forme d'onde impulsionnelle; - La figure 7A represente la fonction d'ambigute classique d'une forme d'onde a spectre etale; - La figure 7B represente la fonction d'ambigute diune forme d'onde periodique a spectre etale; - la figure 8 represente une deviation de phase par rapport a la connaissance du relief; - la figure 9 represente un train de N satellites (N-1 recepteurs seulement); et - la figure 10 montre schematiquement la repartition de N' SAR dans un tron,con de coherence. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION. Les differents modes de realisation vent tous bases sur un vol N SAR sur un meme arc orbital tel que vu du sol et un cas particulier est lorsque les N SAR vent en visibilite, un seul etant en emission. Les N SAR volent sur le meme arc orbital autour de la terre. Ceci signifie que les SAR vent generalement dans des plans orbitaux differents a cause de la rotation de la terre sur elle meme entre les passages des differents SAR. Cependant, le retard de temps dO a ce phenomene est inferieur a ce qui pourrait causer une decorrelation temporelle de la retrodiffusion. Dans la suite de la description, les SAR ne vent pas tous en visibilite, malgre le fait qu'un plus grand nombre de satellites en visibilite permet des configurations multistatiques, ou un seul SAR transmet, et ou tous les autres recoivent. Dans la presente description, on rappellera tout d'abord les contraintes s'appliquant dans le SAR standard a l'aire d'antenne minimale et au facteur de merite maximum (rapport entre la fauchee et la resolution d'azimut). Differents avantages d'un train de SAR vent ensuite presentes en fonction de ['affectation d'espacement, des contraintes acceptables pour la conservation de ['information (sur et le long d'une trajectoire), de la connaissance du terrain et des formes d'ondes considerees. 284041 1 On rappelle que la fauchee est la surface baiayee sur la surface du sol par un satellite de detection. On rappelle egalement que la resolution d'azimut est l'empreinte au sol le long du vecteur vitesse du faisceau forme par l'antenne synthetique. (C'est-a-dire la mise bout a bout des differentes positions de l'antenne reelle entre ['instant ou le faisceau reel commence a voir la cible et ['instant ou il cesse de la voir.) L'antenne synthetique est done d'autant plus longue (et la resolution azimut bonne) que le faisceau reel est large et l'antenne reelle course Tous les modes de realisation mettent en oeuvre une combinaison coherente des N SAR et procurent au moins un avantage d'addition d'energie. La figure 3 montre ainsi que l'on superpose N SAR 1 pour ['observation d'un meme objet ou pixel 6. 1) Un premier mode de realisation possible de trains maintient inchangee l'aire d'antenne minimale de chaque SAR et procure un avantage du facteur N qui s'applique, selon le cas, au SNR ( > selon la terminologie anglo-saxonne generalement utilisee, ou > en franc,ais), eVou au niveau d'ambigute, au facteur de merite, ou au temps d'integration. La contrainte de formation principale est la largeur du tube contenant les trajectoires de satellites sur un referential terrestre. La multiplication par N de la surface totale d'antenne est l'autre contrepartie de ces avantages, meme si l'aire d'antenne d'emission peut etre maintenue inchangee lorsqutun SAR unique emet. 2) Un deuxieme mode de realisation possible de trains permet la repartition d'une aire d'antenne minimale totale inchangee dans N antennes elementaires plus petites, avec la multiplication par N du facteur de merite. Cependant, le deuxieme mode de realisation possible engendre des contraintes d'orbites supplementaires, tres difficilement surmontables sauf pour N= 2 ou une solution est donnee plus loin. C'est pourquoi on prevoit un troisieme mode de realisation par I'introduction de formes d'ondes nouvelles et appropriees. Ces formes suppriment la majeure partie des contraintes d'orbites supplementaires 284041 1 introduites par le deuxieme mode de realisation et autorise ['extension de ce second mode a une valeur quelconque de N. Un train de N SAR en visibilite facilite la metrologie de la formation (DGPS) et le rendement energetique global est accru de N car avec un SAR en emission unique, les memes performances vent obtenues. De plus, les contraintes d'orbites vent diminuees de 2. En tent que partie de ces applications, chaque mode de realisation peut eliminer le probleme des tailles d'antennes importantes pour une mission SAR en bande P ou a tres haute altitude, d'autant plus que dans ce cas, les contraintes de largeur de tube de formation de SAR (fonction de et de ['altitude) vent reduites. La presente description est preferentiellement dediee aux instruments sur orbite autour d'un astre. L'invention est applicable egalement aux instruments dans le domaine de i'aeronautique. PREMIER MODE DE REALISATION. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Le premier mode de realisation de ['invention considere un train de N SAR monostatiques conforme a ce qui est represente sur la figure 4. II considere une separation aleatoire des SAR et une reduction d'ambigute. La figure 4 montre que la formation generale de la figure 3 peut etre equivalente a un grand SAR 10 regroupant N SAR 1. Les N satellites SAR 1 volent sur une meme trajectoire orbitale au dessus d'un point 6 au sol donne a des instants differents tp. lls fournissent N antennes synthetiques identiques focalisees sur le point 6 a des instants differents. L'addition des N passages de la meme antenne (synthetique) procure une amelioration de N du bilan d'energie et du SNR. En effet, les images re,cues par les N SAR 1 vent additionnees. Par consequent, I'image resultante a une energie egale a la somme des energies de chaque image. 284041 1 On effectue pour comprendre une modelisation sous la forme d'un reseau d'antennes de N elements selon la direction X, comme cela est fait sur la figure 4. On effectue maintenant un examen plus detaille pour ameliorer la comprehension et decouvrir les autres proprietes et avantages des trains SAR. On utilise la representation statique d'une sortie d'antennes synthetiques comme ['addition sur la trajectoire 3 de S echantillons de signaux identiques re,cus par l'antenne reelle dans S positions sur l'arc orbital selon la direction X, et precedemment corriges par rapport a la variation de distance aller/retour sur le pixel traite ou cible 6. Cette correction equivaut a un enroulement circulaire de l'arc orbital autour du pixel 6. L'addition des N antennes synthetiques peut en consequence etre consideree comme une premiere addition de N echantillons provenant de SAR 1 differents et precedemment corriges, puis d'une seconde addition des echantillons composites sur l'arc orbital 3. L'echantillon corrige composite est equivalent a l'echantillon fourni par un simple reseau d'antennes dont les N elements vent les antennes des N SAR situes aux N points d'echantillonnage. Grace a la correction du traitement, le reseau s'adapte automatiquement directement et donne un faisceau 5 dirige vers la cible 6. Pour cette equivalence de reseau, on considere que le signal transmis par un element n'est pas re,cu par un autre element. On peut 2 5 con s id ere r egalement qu e le reseau ne fonction ne qu' en transmission et a double frequence, ce qui est l'hypothese faite lorsqu'on represente un SAR par son antenne synthetique. La longueur de l'antenne synthetique est referencee par 13 sur la figure 4. De plus, la signification d'un motif de reseau ainsi que ses ambigutes vus par la cible 6 ne s'applique que si les elements du reseau transmettent les memes echantillons de signal. En d'autres termes, la separation entre les elements du reseau devrait etre egale a la distance qui 284041 1 separe deux SAR 1 qui transmettent le meme echantillon en meme temps ou a des temps dfflerents. La distance entre deux elements est appelee distance de synchronisation. Wile est referencee par 16 sur la figure 4. Dans le cas d'une forme d'onde periodique avec une falble longueur de recurrence (la longueur de recurrence est egale a la vitesse V multipliee par la periode) le long de l'orbite par rapport a l'antenne synthetique (par exemple forme d'onde impulsionnelle classique), on dispose d'une grande liberte pour selectionner le reseau a condition qu'a la fin de ['addition, aucun des NS echantillons n'ait ete oublie et aucun n'ait ete compte plusieurs fois (aucune amelioration n'est attendue par plusieurs additions du meme echantillon de bruit). La geometric du reseau peut meme varier le long de l'arc et on peut meme oublier le modele SAR classique avec une antenne se depla,cant regulierement. Lorsqu'un element d'un long reseau mobile atteint l'extremite de l'antenne synthetique (appelee aussi le tronc,on dans la suite de la description) il est necessaire de le remplacer par un nouveau entrant dans l'arc par l'autre extremite et le vol du reseau peut continuer avec la nouvelle . geometre. A la fin, tous les elements vent passes par les positions d'echantillonnage le long de l'antenne synthetique et pas plus. Ce saut dans la geometric du reseau est necessaire pour representer la realite de la combinaison de signal et le traitement, et il ne modifie pas la comprehension que l'on obtient a partir d'une geometric de reseau fixe quelconque. En fait, le decalage arriere d'un element selon une distance egale a la longueur de l'antenne synthetique ne modifie pas le parcours aller et retour entre ['element et le pixel traite en raison de la correction SAR, et modifie ceux en relation avec les autres pixels et les ambigutes d'un multiple de X. Cependant, ce saut exige que la longueur de l'antenne synthetique soit d'une longueur egale a une longueur de synchronisation, et soit par consequent un multiple de la longueur de recurrence le long de l'orbite. 284041 1 Cepend ant, dans le cas du premier mode de real isation represente a la figure 4, on remarque que le lobe 5 resultant de la superposition des signaux issus des SAR 1 est de forme quelconque lorsque ies distances entre les N SAR vent quelconques. Ainsi, des ambigutes 50, 51, 52 et 53 vent situees dans des lobes secondaires et seront done detectes. On appeile a section >> I'intervalle d'echantillonnage d'un SAR p0, et PRF la frequence de repetition dtimpuision, ou la frequence d'echantillonnage. La longueur de la section est egale a V/PRF. Comme indique precedemment la longueur de l'antenne fait au moins deux sections Puisque les N trains d'impulsions ne vent pas synchronises dans la section, on trouve dans une section une repartition de N-1 autres echantillons effectuee ulterieurement ou precedemment avec un retard (tpo-tp). On considere pour un instant, un modele de reseau avec les N elements d'une mame section. C'est ce que montre la figure 4. On rappelle que pour une antenne synthetique normaiement echantillonnee a V/PRF, les directions ambigues vent tournees de k PRF/2V par rapport a la verticale. Ici, I'ambigute k est re,cue par un reseau de N elements en fonction d'une difference de distance A/R entre les elements consecutifs, qui est une partie de k\, car l'espacement des elements est une partie de V/PRF. La distribution des separations entre les elements est aleatoire et les N contributions de chaque ambigute vent additionnees de fa,con non coherente, tandis que les N contributions du pixel traite vent additionnees de fa,con coherente. Avec ['amelioration de N du SNR, il existe une amelioration de N de la protection contre l'ambiguite. 284041 1 DEUXIEME MODE DE REALISATION Le deuxieme mode de realisation a pour objet de profiler de la reduction du niveau des ambigutes pour autoriser leur entree dans les faisceaux de detection, et ainsi permettre une amelioration du facteur de merite en meme temps qu'une diminution de la surface de l'antenne. On cherche dans ce qui suit a atteindre le maximum, c'est-a-dire un facteur N sur les merites et la taille d'antenne.. La figure 5A et 5B montrent que l'on peut tout d'abord effectuer un espacement precis de SAR (modulo V/PRF). Le deuxieme mode de realisation a comme principal avantage une multiplication du facteur de merite et une dilution de la contrainte de surface d'antenne sur ['ensemble des N antennes rendues N fois plus petites. On s'attache tout d'abord a expliquer le principe du deuxieme mode de realisation de ['invention par la comprehension de l'echantillonnage d'antenne synthetique. Sur la figure 5A, la distance 12 entre les SAR dans le reseau equivalent est maintenant fixe et egal a V/NPRF, c'est-a-dire que l'espacement reel entre un satellite et chacun des p autres au moment d'emission d'un meme echantillon de signal (et done pas au meme instant car les SAR ne vent pas forcement synchronises) est egal a KV/PRF+pV/NPRF avec K indetermine et p un nombre entier, On peut aussi dire que la superposition de N echantillonnages constitue une antenne synthetique unique dont l'intervalle d'echantillonnage est reduit de N. L'espacement des ambiguites est done accru par N et la longueur d'antenne reelle 1 peut en consequence etre reduite de N sans impact sur l'ambiguite, permettant ainsi d'ameliorer la resolution par N. On peut egalement comprendre le principe du deuxieme mode de realisation en s'attachant a la comprehension du reseau d'antennes. Cela consiste ainsi a observer que l'ambigute k est re,cue N fois selon une repartition de deviation de portee de: Deviation = 2.pV/NPRF.k\PRF/2V, soit 284041 1 Deviation = pki/N avec p prenant une valeur entiere comprise entre 0 et N-1. Le resultat de la sommation complexe est nul sauf pour k multiple de N. ou ['addition est coherente. En consequence, avec une reduction de N de la longueur d'antenne et une augmentation par N a la fois de la largeur du faisceau 4 et de la longueur de l'antenne synthetique, on obtient la meme configuration d'ambigulte. Cependant, la resolution est amelioree de N avec une fauchee inchangee, puisque le PRF est inchange. Sans reduction de taille d'antenne, il y a reduction d'ambiguTte, puisque le nombre d'ambigutes est divise par N. Cette reduction est plus grande que dans le cas d'une separation aleatoire du premier mode de realisation. En effet, plutot que d'avoir une reduction par N de chaque ambiguite, on a une complete suppression des ambiguTtes pres du lobe principal 5 de l'antenne qui dominent normalement le bilan d'ambiguTte. On a de plus une reduction par N du reste de l'energie ambigue sur l es lobes second a ires. On doit choisir entre une amelioration du facteur de merite et une protection contre l'ambigute, car ctest le gain de protection d'ambigute offest par le reseau qui permet d'etre echange contre un elargissement du faisceau de detection et un gain de facteur de merite. Une troisieme et derriere fa,con de comprendre le fonctionnement du deuxieme mode de realisation est de s'attacher a une comprehension du mode projecteur (ou > selon la terminologie anglo-saxonne generalement utilisee par l'homme du metier) automatique. Nous pouvons disposer d'une troisieme comprehension. Pour cela, il est necessaire de considerer un nouveau modele de reseau d'antennes derive du precedent par le remplacement des echantillons impairs par I'echantillon du meme SAR effectue a la section precedente. On dispose d'un nouveau reseau augmente d'un facteur 2, les elements consecutifs vent maintenant espaces de 2V/NPRF. 284041 1 Avec une reduction de la longueur d'antenne de N. le reseau est equivalent a une antenne continue unique avec une longueur L egale a 2V/PRF commerepresente a la figure 5B, dont le faisceau est automatiquement asservi vers le pixel traite. L'asservissement assure un temps d'illumination et en consequence une resolution equivalente a une antenne N fois plus course. La PRF et en consequence la fauchee vent inchanges. Ceci est equivalent a un mode projecteur, bien connu de l'homme du metier, a ['exception du fait que le fait de diriger le faisceau de fa,con a augmenter le temps d'exposition de la cible est effectue ici automatiquement grace a la correction SAR et en permanence sur tous les pixels sur le trajet (aucune limitation de longueur d'image comme pour un projecteur standard quelconque). Comme le montre la figure 5B, on rappelle que la forme du reseau d'antenne fournit des zeros dans les directions d'ambigute de rang non multiple de N (au niveau des ambigutes 50, 51 et 52 par exemple), alors que ces ambiguTtes vent amenees dans le lobe 4 de l'antenne reelle a cause de la reduction de sa longueur. Cependant, il faut noter que les ambigultes vent toujours presentes, notamment dans les lobes fantomes 70. Wiles vent espacees par des deviations angulaires NPRFI2V et modules par le diagramme de l'antenne reelle forme du lobe 4 et de ses lobes secondaires 40. Le resultat d'ambigute est equivalent a ce qui a deja ete presente precedemment: seules les ambigu'ftes d'un multiple de N vent presentes et donnent un niveau total inchange quand le diagramme d'antenne reel est elargi d'un facteur N. Toute difference dans l'espacement des SAR affecte la qualite d'annulation des ambigutes autres que les kN et engendre une ambigute supplementaire par rapport a la protection habitu el le. Ceci don ne u ne contrainte sur la formation des SAR, qui est decrite plus tard dans la presente description. 284041 1 VARIANTE DU DEUXIEME MODE DE REALISATION Selon une variante du deuxieme mode de realisation, plutot que de reduire la longueur d'antenne on peut egalement considerer un reseau equivalent etendu N fois sur 2N sections. Ceci permettrait d'obtenir une antenne continue N fois plus longue que l'antenne reelle, permettant une reduction de PRF d'un facteur N. une augmentation de la fauchee de N et une reduction de la hauteur d'antenne d'un facteur N pour une condition d'ambigute de portee egale. Le resultat est le meme pour ce qui concerne le facteur de merite (multiplie par N) et la taille d'antenne (divisee par N) La reduction de N de la taille d'antenne reduit de N2 le niveau de l'echantillon elementaire recueilli par chaque antenne a la fois pour le signal utile de la cible et sa contribution ambigue. Malgre ['amelioration par N du SNR, ce demier est toujours N fois plus falble que celui qui est disponible sur chaque SAR avec la taille d'antenne et le facteur de merite d'origine. On peut alors resumer le concept et enoncer qu'un entrelacement regulier de l'echantillonnage des N SAR permet simultanement: - une amelioration de N du facteur de merite soit par la resolution soit par la fauchee, soit par un panachage des deux. - une reduction de N de la taille d'antenne ou en d'autres termes, une repartition d'une aire d'antenne totale minimale inchangee en N plus petites parties. - une degradation de N du SNR - une augmentation de N du volume de donnees de SAR, entierement justifiee par ['augmentation du facteur de merite. On notera que la seule autre maniere d'augmenter le facteur de merite doit etre d'avoir N antennes T/R independantes formant ['image de N fauchees juxtaposees et necessitant une aire d'antenne totale N fois plus grande. 284041 1 TROISIEME MODE DE REALISATION Une autre fa,con de reaiiser ['invention est de considerer une forme d'onde de spectre etale. Ceci permet une multiplication du facteur de merite et une repartition de contrainte d'aire d'antenne. On verra ulterieurement que l'approche d'espacement de SAR precis selon le deuxieme mode de realisation apporte des contraintes importantes sur la formation. Les figures 6 et 7A et 7B representent une comparaison des fonctions d'auto-correlation (temps/frequences) que l'on peut aussi appeler fonctions d'ambigute distance/doppler des ondes impulsionnelles et des ondes que l'on considere dans le troisieme mode de realisation. La figure 6 represente ia fonction d'auto-correlation classique d'une once impulsionnelle. Les pies de correlation du spectre vent repartis regulierement. Pour eviter les mauvaises receptions, le lobe principal de detection 4 doit uniquement recouvrir le pie. Comme le montre la figure 7A, la fonction d'ambiguite de Doppler/portee avec un spectre etale a l'apparence typique d'un pic d'ambigute, avec une pointe etroite entouree par un petit piedestal d'une epaisseur de 1/4BT, ou B est la largeur de bande, T est le temps d'integration. Au contraire, la figure 6 montre que la meme energie d'ambigute est concentree sur une grille de pies separes de fa,con precise sans piedestal dans le cas d'un signal impulsionnel. En etale, I'energie ambigue AE influant sur un pixel donne est la somme de l'energie sur chaque pixel multipliee par 1/4BT (B= largeur de bande, T= temps d'integration). On peut done considerer que les pixels polluants vent seulement ceux qui vent presents dans le lobe principal 4. Ce nombre est egal a n = (T V /raz)(S I rrg) = (T V /raz) (2 s B sin (i)/C) Avec: V = vitesse au sol; raz = resolution de l'azimut; rr9 = resolution de portee = C/(2 sin(i) B) et S = la fauchee. On a alors 284041 1 AE = (S/raz)(Vsin(i)/2C). On remarque ainsi que les contraintes apportees par l'ambigufte sur le facteur de merite (S/Raz) et l'aire d'antenne minimale vent pratiquement les memes que pour les formes d'ondes d'impulsions representees a la figure 6. L'energie ambigue est proportionnelle a l'ouverture de faisceau et en consequence, a ['inverse de la taille d'antenne, comme pour la forme impulsionnelle. La difference principale est que tous les autres pixels et principalement ceux situes dans le lobe principal contribuent a l'ambiguTte qui pollue un pixel donne. La figure 7B montre la meme forme de spectre, mais elle appara^t lorsque le signal d'origine est periodique de periode Te. L'energie du piedestal est la meme mais est concentree sur un peigne de lignes espacees d'une distance egale a 1/Te. Si les N SAR utilisent des formes d'ondes differentes avec des fonctions de correlation de temps/frequence differentes, I'addition est coherente pour les N contributions issues du pixel traite (ou correles) alors qu'elle est non coherente pour les N contributions provenant de l'un quelconque des autres pixels. En consequence, la protection contre l'ambiguTte est amelioree de N. Alternativement, I'aire d'antenne peut etre reduite de N pour une protection inchangee contre l'ambigulte, et pour un avantage de N sur la resolution ou sur la fauchee, et de toute fac,on sur le facteur de merite. Si N' parmi les N SAR utilisent une meme forme d'onde et que les N' formes d'onde vent synchronisees sur l'arc orbital (un meme echantilion pour une localisation donnee mais pour un temps different), les N elements du modele de reseau vent superposes. Les N' contributions des pixels traites et les N' contributions de chacun des autres pixels vent additionnees de fa,con coherente. La combinaison des N' SAR apporte toujours une amelioration du SNR mais aucune amelioration de l'ambigute. En consequence, il n'y a aucun moyen d'obtenir un avantage sur le facteur de merite qui poisse etre realise seulement entre l'un quelconque 284041 1 des N' SAR ou leur combinaison avec les N-N' autres SAR. L'amelioration de facteur de merite maximale est de N-N'. Si les N' SAR ne vent pas synchronises sur l'arc orbital, on considere le modele de reseau dont les N' elements vent separes par ies distances de synchronisation et voient par consequent une forme d'onde synchronisee. Ce reseau peut etre plus grand que l'antenne synthetique. Pour realiser la combinaison de N SAR, on considere ce reseau volant passant le long de l'antenne synthetique et on additionne les signaux des elements seulement pendant le temps ou ils vent presents dans l'antenne synthetique. Cette duree de survol est divisee en sequences temporelles s; delimitees par ltentree ou la sortie d'un element. Chaque sequence temporelle est associee a un reseau entierement a l'interieur de l'antenne synthetique comme represente sur la figure 10 et qui est une portion du reseau N'. Toutes les sequences temporelles comportant un reseau d'elements unique contribuent a la combinaison de N SAR avec un signal dont la forme d'onde n'est correlee avec aucun des autres N SAR. On considere la sequence temporelle sj0 associee au reseau le plus court de plus d'un element. Si la longueur du reseau est une partie 1/pjo de I'antenne synthetique, les contributions ambigues de ses nj0 elements ne vent pas add itionnees de fac, on coherente aussi longtemps qu 'elles viennent de pixels decales de plus de p'0 pixel azimut. Pour obtenir la meme amelioration sur l'ambiguTte ou le facteur de merite qu'avec N formes d'ondes non correlees, il est necessaire de satisfaire l'une ou l'autre des conditions suivantes: - p'0 tres proche de 1. Ceci signifie que la distance de synchronisation entre deux elements consecutifs doit etre a peu pres de la meme longueur que l'antenne synthetique. Ceci est en fait equivalent au cas observe precedemment, ou les formes d'ondes vues le long des antennes synthetiques vent toutes distinctes. - les N'formes d'ondes vent periodiques et desynchronisees de fa,con aleatoire, la longueur de recurrence de l'onde etant une fraction entiere 1/p 284041 1 de la longueur de l'antenne synthetique. Dans ce cas, I'energie ambigue est concentree dans un peigne de lignes Doppler espacees de p pixels d'azimut comme represente a la figure 7B. Le reseau N' est reparti aleatoirement le long de la recurrence referencee par 11 egale a V multipliee par la periode a la figure 10 et produit une sommation non coherente entre ces elements pour des deviations superieures a p pixels, ctest-a-dire pour toute l'energie ambigue. Puisque p est un entier, la meme propriete du reseau N' peut etre consideree tout au long de l'antenne synthetique, car un element sortant peut etre remplace par le meme element lorsqu'il a ete entre. Si p est non entier mais plus grand que 1, on peut obtenir le meme avantage du facteur N' a condition que l'on restreigne la longueur synthetique a un multiple de la longueur de recurrence. Ainsi, on a vu trots modes de realisation possible. Deux des modes de realisation utilisent des ondes impulsionnelles classiques. Le troisieme * mode de realisation utilise un signal a spectre etale. On va maintenant decrire les differentes conditions pour la coherence des signaux. CONDITIONS SUR LA COHERENCE DES SIGNAUX Comme on l'a vu precedemment, certaines conditions sur la coherence des signaux emis et rec,us par les SAR doivent etre verifiees pour ['ensemble des modes de realisation. Ce qui va suivre s'applique pour ['ensemble des modes de realisation de ['invention. II faut pouvoir conna^'tre et commander la geometric de la formation pour ['ensemble des modes de realisation. En effet, les N SAR ne volent pas exactement sur le meme arc orbital dans un referential terrestre et ne respectent pas exactement ['affectation de position relative, s'il y a lieu, le long de l'arc orbital. On suppose dans ce qui va suivre que les N trajectoire SAR vent reparties de fac,on aleatoire dans un tube d'une largeur de c (3c;). La largeur du tube est referencee par 100 sur la figure 8. Plusieurs sortes de trains de SAR peuvent etre consideres. 284041 1 On va maintenant decrire un premier exemple de mise en oeuvre de train de SAR orbital. Les N satellite utilisent des orbites polaires reelles avec des parametres identiques, a ['exception des nocuds ascendants et des anomalies qui ont des deviations n et La et verifient des relations particulieres. Ts et Te vent les periodes de rotation du satellite et de la terre respectivement. R est le rayon de la terre. On note a les anomalies de trajectoire. Pour une latitude L donnee, les trajectoires sur une terre supposee sans rotation vent separees de: R Cos(L) AQ. Pendant le retard de temps Ts Aa/(2) entre les deux passages a la latitude L, la rotation de la terre a la latitude L est -R Cos(L) Ts Aa/Te. En consequence, les deux satellites passent au-dessus du meme point si Ts/Te = -AQ/Aa. On va maintenant decrire les conditions de base pour une addition de signaux coherente. Le vecteur forme par deux elements du reseau equivalent considere au milieu de l'antenne synthetique possede 3 composantes: L'une se trouve le long du vecteur vitesse et est corrigee en termes de deviation de retard par rapport au pixel traite par la correction de traitement SAR. L'une est le long de la ligne de visee. La troisieme est orthogonale a la fois au vecteur vitesse et a la ligne de visee et est appelee base interFerometrique. La seconde composante prise seule fournit une difference de phase entre les sorties d'antennes synthetiques communes sur une partie significative de la fauchee pouvant etre facilement identifiee par moyennage et eliminee. 284041 1 Cependant, I'effet de la base interferometrique doit etre corrige en premier. Si la base interferometrique est trop grande, les echantillons provenant d'un meme pixel ne vent pas tous coherents, cette premiere condition de fonctionnement est celle de la InSAR (interferometrie transversale a la trace) et est presentee comme etant directement liee a la resolution de distance.. Dans ces conditions, les deux SAR doivent se situer dans l'ouverture 3dB de l'antenne equivalente constituee par la cellule de resolution distance. Puisque les presents modes de realisation ont pour but d'ameliorer le SNR ou le facteur de merite, on peut supposer qu'ils vent appliques dans un contexte de resolution relativement bonnet En consequence, cette premiere contrainte ne limite pas reellement le domaine d'application des modes de realisation. Par exemple, pour une resolution de 1 m, une portee de 600km a une incidence de 20 , la base doit etre plus petite que 10 km en bande X et 120 km en bande L. Toutefois, a l'interieur de cette limite grossiere, la difference de phase entre deux contributions SAR issues du pixel traite varie sur la fauche et peut etre corrigee a condition que le relief soit connu. La figure 8 fournit la sensibilite de dmerence de phase par rapport a la precision de connaissance du relief et a la base interferometrique. Les corrections vent effectuees pour chacun des N SAR par rapport a une trajectoire de reference et virtuelle au centre du tube. Les bases interferometriques par rapport a cette trajectoire de reference vent aleatoires, avec une valeur moyenne nulle et un ecart type egal a (/6) Apres la correction, les N contributions d'un pixel donne, dont la connaissance d'altitude est h (1), ont une erreur de phase aleatoire residuelle avec un ecart type E donne par: ú = 477ha) 6sin(i)Dzst] Ji 284041 1 ou i i'angle entre la verticale et la direction du SAR a la cible represente a la figure 8. L'effet de cette deviation de phase sur le module de la sommation complexe de N contributions est: (1/N) COS(úp) = e-e '2, En supposant que la connaissance du relief peut etre facilement meilleure que +/-50 m (3) et les conditions du pire cas avec une faible distance a la cible (600 km) , une faible incidence (20 ), une petite longueur d'onde (bande X = 3 cm), la largeur de tube (3) doit etre plus petite que 90m pour limiter a 0. 5dB l'effet statistique sur la puissance. Ceci appartient a ltetat de l'art du vol en formation. L'erreur de connaissance bBo'h sur la longueur de base interferometrique fournit une erreur de correction de phase 4 ?Z6Borthh Sin(i) Dist si hmax est la dynamique de hauteur du terrain dans ['image. En supposant que hmax est plus petit que 1000 m, cette erreur peut etre rendue negligeable si bBoh est plus petit que 10 cm. Cette precision peut etre facilement obtenue avec un GPS differentael ou Doris. On notera que les contraintes de vol vent ici calculees dans un pire cast Le souci d'economie d'energie ou de facteur de merite s'applique plutot pour une incidence elevee et une distance importante. Pour Dist = 1500 km et i = 50 , la largeur du tube devient 500m. Si le systeme fonctionne maintenant dans la bande L, la largeur est de 4000m. Sur la figure 8, la deviation 20 de la phase sur le trajet A/R au pixel pour l'erreur h sur son altitude est donnee par la relation: Deviation angulaire =. AI' 284041 1 On va maintenant analyser les conditions pour la reduction d'ambiguite (fonme d'onde Standard Std impulsionnelle), c'est a dire pour le premier mode de realisation. La reduction d'ambiguite est fondee sur le fait que les N contributions de l'ambigufte k ne vent pas coherentes lorsque les contributions provenant du pixel traite vent rendues coherentes par le traitement et les corrections interferometriques. Un espacement aleatoire le long du trajet introduit deja un caractere aleatoire suffisant entre les trajets de contributions ambigues et la largeur de tube n'importe pas. II nty a pas de contraintes de largeur de tube mais celles qui vent liees a la bonne correction interferometrique. En ce qui concerne les conditions pour ['amelioration du facteur de merite (toujours dans ie cas d'une forme d'onde Std), on va d'abord analyser ['impact de lterreur d'affectation sur la trajectoire. Les echantillons des N SAR ne vent pas entrelaces regulierement comme decrit au paragraphe sur le deuxieme mode de rGalisation. L'ecart type de phase des N contributions est ka quand l'ecart type de l'erreur d'echantillonnage est de (al2) V/PRF. L'annulation d'ambigufte est perturbee, la sommation complexe des N contributions de l'ambigufte k fournit une somme de N vecteurs regulierement repartis en phase et dont le module (positif ou negatif) est aleatoire avec l'ecart type ka (pour de petites valeurs de ka) si 1 est le module de la contribution. La partie residuelle de la puissance re, cue de I'ambigufte k est Nk2a2. La puissance sur le pixel traite est accrue de N2, en consequence, la protection residuelle sur l'ambiguite k est k2aVN. Dans une conception non ambigue standard, les deux premieres ambiguites (vers ['avant et vers l'arriere) vent pres des premiers zeros du faisceau lorsque l'antenne reelle se trouve au milieu de l'antenne synthetique. 284041 1 On considere maintenant que le facteur de merite est accru de N. Au milieu de l'antenne synthetique, il y a N-1 ambigutes vers ['avant et N-1 ambiguftes vers l'arriere a l'interieur de l'ouverture de faisceau (definie entre les deux premiers zeros). Dans une position quelconque le long de l'antenne synthetique, seule la moitie de ces 2 (N-1) ambigutes vent presentes dans l'ouverture d'antenne de 3 dB. Le diagramme d'antenne divise par deux l'energie ambigue totale residuelle des 2(N-1) ambiguites integree le long de l'arc orbital. La protection residuelle totale contre ces 2(N-1) ambiguTtes est done (aVN) (Ek2) la sommation ayant lieu pour k = 1 a N-1 Comme deja mentionne plus haut dans le paragraphe sur la deuxieme comprehension possible du deuxieme mode de realisation, le fait qu'une forme de reseau n'annule pas de l'ambigute engendree dans la forme de l'antenne reelie quand le facteur de merite est augmente de N est une ambiguite supplementaire par rapport au SAR habitue!. Pour ne pas affecter trop la protection requise contre l'habituelle ambigute Doppler, qui est typiquement autour de -25 dB, la protection residuelle dans la forme du reseau devrait etre meilleure que -30dB. La contrainte augmente rapidement avec N et est deja tres stricte avec N=2. En fait, a doit etre plus petit que 1/22 et la synchronisation de l'echantillonnage doit etre meilleure qu'une partie sur 138 de l'intervalle d'echantillonnage ou de ia moitie de la longueur d'antenne, c'est-a-dire de l'ordre du cm. Pour le cas particulier de deux satellites, on decrira ulterieurement une solution basee sur le verrouillage de la PRF sur la mesure de la distance intermediaire. Pour les autres cas, cette contrainte d'entrelacement reg ul ier rend la real isatio n tres peu aisee. On peut imaginer une ponderation des elements du reseau pour fournir une forme de reseau avec des lobes lateraux tres teas et un autre type de reduction d'ambigulte, moins sensible a l'espacement des SAR que l'approche par annulation. Cependant, avoir le meme niveau de reduction demande un grand nombre d'elements supplementaires et done de 284041 1 satellites, sans aucun benefice sur le facteur de merite ou sur le SNR, puisque le faisceau du reseau est plus spatule ou forme mais pas plus etroit. 511 nous faut maintenant etudier ['impact de la largeur du tube des trajectoires. Si ['altitude de i'ambigute k est en fait celle qui est consideree pour la correction interferometrique sur le pixel traite, le tube de trajectoire ne modifie pas l'annulation d'ambiguite decrite pour le premier mode de realisation. Une deviation d'altitude Hk introduit un ecart de phase aleatoire de la valeur standard Sk sur chacune des N contributions avec: 4 llHk(5iO 6 J;isn(i)Dist] L'annulation complexe laisse une partie residuelle de la puissance re,cue de l'ambigute k de valeur N sk2 et une protection residuelle sur I'ambiguite sk2/N. La protection residuelle totale vis-a-vis des 2(N-1) ambiguites est (2/9) ()2 62H (N-1)/N sin(i)Dist; I'arriere) du pixel traite considere pour la correction interferometrique. Dans la bande X avec une incidence de 50 et une distance de 1500km, avec OH = 50 m, la largeur du tube doit etre plus petite que 32 m pour N important et plus petite que 23 m pour N = 2 pour obtenir la protection residuelle requise de -30 dB. Ces valeurs de largeurs vent proportionnelles a et a la distance. L'amelioration du facteur de merite resserre fortement la contrainte sur la largeur de trajectoire par rapport a celle qui est requise pour ['addition de signal coherent de base. Wile apporte egalement des contraintes sur la 284041 1 regularite du terrain. Toutefois, la mise en oeuvre pratique de ['amelioration du facteur de merite est principalement limitee par la contrainte sur la trajectoire, sauf dans le cas de N=2 ou dans le cas de l'utilisation de formes d'ondes appropriees. On va maintenant analyser le cas particulier ou N=2. L'espacement entre les deux satellites doit etre de: (2K+1)V/2PRF. Ceci peut etre obtenu en verrouillant la PRF sur la mesure de distance. En supposant une antenne relativement longue de 10 m, I'erreur d'echantillonnage maximale est de +/- 3,5cm et est eliminee par un reglage relatif de PRF de +/- 3,5 10-5 si la distance entre les satellites est de 1 km. Ce reglage precis de PRF n'est pas en conflit avec le reglage beaucoup plus grossier requis pour faire fonctionner ['instrument. La contrainte d'echantillonnage est basee uniquement sur la precision de la mesure de distance de l'ordre de 1 cm pouvant etre obtenue, quand les deux satellites vent en visibilite, avec le GPS differentael ou un quelconque systeme de mesure de distance RF si les deux satellites vent en visibilite. Les aspects pratiques des trains avec SAR en visibilite vont etre envisages ulterieurement. La contrainte de largeur de tube et les contraintes de regularite de terrain presentees precedemment peuvent etre attenuees, car il n'existe qutune seule des deux ambigutes a un moment quelconque a l'interieur de l'ouverture de 3 dB. II est possible d'effectuer une correction interferometrique variable de fa,con lineaire basee sur ['altitude de l'ambigute vers ['avant au debut de l'antenne synthetique et sur ['altitude de l'ambigute vers l'arriere a la fin. L'annulation d'ambiguite est alors commandee par la connaissance de ['altitude d'ambigute tandis que la difference d'altitude reelle avec celle du pixel traite influe sur la sommation de signal coherent qui est un element moins sensible. On suppose que la connaissance de la moyenne quadratique (ou RMS) de l'aititude peut etre reduite a 20 m (dans le cas ou 284041 1 o2H= 20 m cite plus haut), aiors ['exigence de largeur de tube est de 58 m (3) et la difference d'altitude H (3h dans ['equation du paragraphe sur les conditions de coherence du signal) entre les pixels traites et ambigus doit etre plus petite que 430 m, tout ceci pour la bande X avec une incidence de 50 et une distance de 1500 km. Le concept n'est plus limite a des aires relativement plates. On va maintenant s'attacher mode de realisation utilisant des formes d'ondes a spectre etale, c'est-a-dire au troisieme mode de realisation de 1 0 I'invention. En ce qui concerne la contrainte de ['addition de signal coherent, il nty a aucune modification par rapport a la forme impulsionnelle. L'interet d'une once a spectre etale est relic au fait que les ambigutes se trouvent en tout point et profitent de ['addition non coherente dans la mesure ou les ondes ne vent pas correlees sur ia longueur de l'antenne synthetique ou dans la mesure ou les distances de resynchronisation vent aleatoires a l'echelle de la longueur de recurrence et que l'antenne synthetique est un multiple de la recurrence. Ces conditions vent plutot faciles a remplir, a tout le moins en comparaison de la condition a remplir pour l'onde impulsionnelle. Ces conditions ne vent pas affectees par la largeur de tube et la derriere est seulement contrainte par ['addition de signal coherent. Ces relaches importantes dans les contraintes pour le controle de la formation des SAR representent l'avantage principal de cette particularite de forme d'onde pour ['amelioration du facteur de merite au-dela d'un facteur de 2. On va maintenant decrire un cas specifique avantageux ou N SAR vent en visibilite et ou il y a un emetteur unique. Jusqu'a present, dans la presente description, on a envisage le cas general ou tous les SAR etaient en visibilite et ou tous les SAR etaient egalement emetteur. 284041 1 Voyons maintenant comment se deroule un cas pratique de la mise en oeuvre de train SAR. Tout ce qui a ete dit auparavant suppose que ni la retrodiffusion du pixel traite ni le retard atmospherique ne varient entre les differents passages. En fait, tous deux varient et ceci est connu comme etant la limitation principale de l'interferometrie SAR a passages multiples, sauf si le retard de temps entre les passages est falble. Un train SAR avec plusieurs SAR en visibilite est une configuration robuste vis-a-vis de ces contraintes. Ceci facilite egalement la mesure des bases interferometriques necessaire pour la correction interferometrique. D'autre part, si tous les SAR transmettent, cheque antenne re,coit N signaux et realise N images qui ne peuvent pas etre separees sauf en utilisant des formes d'ondes appropriees. Avec des formes d'ondes d'impulsions standard, une solution consiste a avoir un seul SAR emetteur. Considerons maintenant un train SAR avec un emetteur unique. II correspond a un train equivalent de T/R SAR. Comme represente sur la figure 9, chaque couple forme par un emetteur et un recepteur correspond du point de vue de l'aller et retour de phase (ou de distance) a une antenne T/R equivalente situee au point milieu entre l'emetteur et le recepteur. Si l'emetteur re,coit egalement, le T/Requivalent est le T/R reel. La longueur 15 est done egale a la moitie de la longueur dN. On peut alors considerer un train SAR equivalent forme par les T/R equivalents. En raison de cet espacement a mi-chemin des satellites T/R equivalents, toutes les contraintes d'orbite precedemment analysees vent attenuees d'un facteur 2. C'est ce que l'on remarque sur la figure 9. La reference 14 reprend les antennes T/R virtuelles ou equivalentes. La distance referencee par 15 est le changement entre la distance T/R1 et RN et la distance T/RN et T/R1. 284041 1 L'ensemble des N antennes doivent regarder la meme aire du sol illuminee par l'antenne d'emission. L'ensemble des antennes synthetiques equivalentes commencent et finissent en meme temps mais vent decalees par rapport a celles du T/R de la moitie de la distance entre le T et cheque R. La combinaison SAR peut etre effectuee seulement dans la partie en recouvrement des antennes synthetiques equivalentes et la longueur globale est en consequence reduite de la longueur de formation virtuelle ou de la moitie de la longueur de formation reelle. Ceci signifie que la longueur de formation doit etre falble par rapport a la longueur de l'antenne 1 0 synthetique. Le signal d'emission est additionne de facon coherente N foist Bien qu'il n'y ait qu'un seul emetteur, le SNR de la combinaison de N SAR est le meme que pour un train de N T/R sans visibilite. Tous les avantages de concept d'un train standard sans visibilite s'appliquent ici egalement, mais la puissance d'emission totale est reduite de N. Cette configuration avec 2 T/R equivalents (1 T/R et 1 R ou 1 T et 2 R) facilite la mise en oeuvre du doublage du facteur de merite decrit plus haut pour le cas N = 2, en particulier pour la mesure de distance entre les deux T/R equivalents. Lorsque la forme d'onde de spectre etale est utilisee, les distances de synchronisation vent beaucoup plus petites que la longueur de l'antenne synthetique. Ainsi, les avantages du train demandent un signal periodique et les T/R equivalents doivent etre repartis de fa,con aleatoire sur la longueur de recurrence, ctest-a-dire que les satellites reels dolvent etre repartis de fa,con aleatoire sur le double de la longueur de recurrence. On examine maintenant ['impact direct entre la transmission et la reception. Malgre les falbles gains de l'antenne le long de l'arc orbital, les SAR peuvent recevoir directement le signal transmis a des niveau beaucoup plus haut que ['echo efficace. Les isolations de l'antenne dolvent au moins eviter la saturation du recepteur. 284041 1 La contrainte est reldchee de plus de 10dB par le spectre etale, puisque la transmission est continu au lieu d'etre concentre sur des pies representant moins d'un dixieme du temps. Avec un spectre etale, le signal direct est etale sur toute ['image avec un facteur de reduction 1/4BT comme represente aux figures 7A et 7B. La reduction est typIquement egale a -80dB. Une telle reduction aide de fa,con importante la compatibilite. Avec un signal impulsionnel, I'etalement en distance est tres faible du fait de la falble desadaptation de la correlation distance et correspond en Doppler a T PRF pixels en Doppler, ce qui correspond environ a environ 30dB. Par contre, les signaux impulsionnels peuvent annuler completement ce probieme, y compris la saturation, en rejetant le signal direct grace a la synchronisation, au prix de contraintes supplementaires sur la synchronisation et le cycle de service. On considere maintenant un train SAR en visibilite avec plusieurs emetteurs, c'est-a-dire que chacun des SAR du train de SAR considere auparavant est emetteur et recepteur, et que les formes d'ondes de spectre etale vent distinctes et non correlees. Chaque SAR emetteur commande un train SAR. II existe une addition coherente supplementaire entre les N trains SAR avec une addition non coherente des ambiguites car les formes d'ondes ne vent pas correlees. Le SNR est ameliore de N. ou le facteur de merite est de nouveau accru de N au prix d'une nouvelle degradation de N du SNR. La premiere option peut etre l'aboutissement logique du concept de train SAR car elle conduit a une amelioration de N du facteur de merite avec un SNR inchange. Mais ['invention autorise toutes sortes de variations a chacun des deux niveaux de train, train de SAR et train de trains. 284041 1 REVENDICATIONS 1. Procede de traitement de signal et de guidage de plusieurs instruments comportant des moyens (1) formant radars a synthese d'ouverture pour ['observation d'une cible (6), les instruments comportant au moins une padre formee d'un emetteur et d'un recepteur, caracterise en ce qu'on repete ['addition, corrigee des differences de trajet AIR a la cible, en mode complexe des echantillons issus d'une pluralite de padres se differenciant chacune par leur emetteur eVou leur recepteur, I'ensemble des additions etant effectue sur des padres dont le point milieu est sensiblement situe, dans un repere local lie a la cible et au moment de ['addition corrigee, sur un meme tronc,on (13) de trajectoire correspondent sensiblement a la longueur de l'antenne synthetique formee par les radars (1). 2. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que plusieurs padres utilisent un meme emetteur (T/R1). 3. Procede selon l'une des revendications 1 ou 2, caracterise en ce que les echantillons des radars (1) vent emis de maniere periodique et en ce que entre deux positions du point milieu d'une padre donnee, les positions etant prises aux moments milieux entre emission et reception de l'echantillon, correspondent a deux echantillons successifs pour une meme padre, d'autres positions de points milieux correspondent a des echantillons d'autres padres se trouvent repartie de maniere periodique. 4. Procede selon la revendication 3, caracterise en ce qu'on asservit la periode de repetition des echantillons de l'emetteur a (2K+1)V/2D, ou V est la vitesse lineaire de deplacement des radars (1) dans le repere local, K est un entier queiconque et D est la mesure de la distance entre deux points miileux de deux padres. 284041 1 5. Procede selon la revendication 4, caracterise en ce qu'on etablit la mesure D a ['aide d'un systeme de telemetric directe entre les deux recepteurs (1) des deux padres considerees. 6. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que pour un groupe d'au moins deux padres, le signal est emis et re,cu de maniere continue sur au moins une partie du tron,con, et comporte une fonction d'autocorrelation etalee en temps et en frequence et a teas niveau par rapport au pic central. 7. Procede selon la revendication 6, caracterise en ce qu'on module le signal en phase entre Pi et-Pi selon une serie binaire aleatoire, le signal etant une frequence pure. 8. Procede selon l'une des revendications 6 a 7, caracterise en ce qu'on utilise un signal continu periodique avec la meme serie de signal pour toutes les padres du groupe et une periode sensiblement identique, et en ce que entre les deux positions du point milieu d'une meme padre correspondent a deux emissions/receptions successives d'un meme element de la serie du signal continu se trouvent repartis aleatoirement les points milieux des autres padres correspondent a ['emission/reception du meme element de la eerie. 9. Procede selon la revendication 8, caracterise en ce que la longueur du tron,con (13) est un multiple de la distance (11) entre les deux positions du point milieu d'une meme padre correspondent a deux emissions/receptions successives d'un meme element de la serie du signal. 284041 1 10. Procede selon l'une des revendications 6 a 7, caracterise en ce qu'on utilise pour le signal continu des formes d'onde decorrelees entre les padres. 11. Procede selon l'une des revendications 6 a 10 en combinaison avec la revendication 2, caracterise en ce qu'on utilise plusieurs emetteurs, les padres partageant un meme emetteur formant un meme groupe, et en ce que les signaux de groupes distincts vent decorreles d'un groupe a l'autre. 12. Ensemble de plusieurs instruments comportant des moyens (1) formant radars a synthese d'ouverture pour ['observation d'une cible (6), comportant au moins une padre formee d'un emetteur et d'un recepteur, caracterise en ce qu'il comporte une pluralite de padres et des moyens apses a effectuer ['addition, corrigee des differences de trajet AlR a la cibie, en mode com plexe d es ech a ntillons issu s d' u ne pluralite de padres se differenciant par ltemetteur ou le recepteur, I'ensemble des additions etant effectue sur des padres dont le point milieu est sensiblement situe, dans un repere local lie a la cible et au moment de ['addition corrigee, sur un meme tron,con (13) de trajectoire correspondent sensiblement a la longueur de l'antenne synthetique formee par les radars (1). 13. Ensemble selon la revendication 12, caracterise en ce que les instruments vent portes par des satellites autour d'un astre. 14. Ensemble selon l'unes des revendications 12 a 13, caracterise en ce qutil comporte les moyens apses a mettre en ceuvre le procede selon l'une des revendications 1 a 11.