Brevet FR2875605A1 — publié le 20060324

Domaine de l'invention La présente invention concerne un système de réception notamment pour déterminer l'angle de déport d'une cible dans un système de radar pulsé. Etat de la technique Les systèmes de radar pulsés s'utilisent pour déterminer la distance et la vitesse d'objets en circulation routière. Un tel système radar fonctionne par exemple à une fréquence de 24,125 GHz. La détermination des angles de déport de cible concernant les objets se fait habituellement à l'aide de plusieurs capteurs radar en procédant par triangulation ou trilatéralisation. Un seul capteur radar n'est pas en mesure d'évaluer la direction. Il mesure uniquement l'éloignement et la vitesse radiale. Pour déterminer l'angle de déport d'objets concernés, il existe à côté des procédés de triangulation ou de trilatéralisation des pro- cédés selon lesquels on bascule le diagramme des antennes. Pour cela il faut des déphaseurs qui sont analogiques ou discrets. Le document DE 102 56 524.4 décrit une telle installation. Cette installation nécessite au moins un déphaseur commutable et/ ou un ou plusieurs mélangeurs en quadrature (mélangeur I/ Q). On connaît également des procédés utilisant un bascule-ment numérique de l'antenne. On utilise alors un réseau d'antennes dont on exploite séparément les colonnes d'antennes. Les informations de phase des différentes colonnes servent à déterminer le déport angulaire. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un système de réception du type défini ci-dessus caractérisé par - un réseau de réception formé de plusieurs colonnes d'antennes, - par colonne d'antennes, un mélangeur descendant dans la branche de réception, - un élément de temps de parcours entre au moins une colonne d'antenne et un mélangeur descendant correspondant, - une unité d'exploitation recevant les signaux de sortie du mélangeur descendant pour les traiter de façon à déterminer à partir d'au moins deux branches de réception, un déphasage par la détection du signal de réception ayant un décalage Doppler, et pour déterminer ainsi l'angle de déport de cible de l'objet cible. Selon d'autres caractéristiques avantageuses: - l'unité d'exploitation détecte le signal de réception de forme sinusoïdale du fait du décalage Doppler en fonction de la vitesse d'un objet cible jusqu'à avoir déterminé le déphasage, - la distance de base des colonnes d'antennes est choisie égale sensible- 5 ment à la moitié de la longueur d'onde de fonctionnement. Ainsi le système de réception selon l'invention est un système câblé, peu encombrant pour déterminer l'angle de déport de la cible dans un système radar pulsé qui en particulier ne nécessite pas de mélangeur en quadrature (mélangeur I/Q) compliqué mais se suffit d'un simple mélangeur par colonne d'antennes. Les colonnes d'antennes peuvent être de même construction. Il suffit de prévoir un élément de temps de parcours dans au moins une de deux branches de réception entre les colonnes d'antennes et le mélangeur; cet élément est par exemple réalisé par un allongement de la ligne d'alimentation avec une différence de ion- gueur ou un déphasage d'un quart de la longueur d'onde de fonctionne-ment sur la ligne. On évite ainsi les commutateurs HF, compliqués. Lorsque l'onde électromagnétique réfléchie par un objet arrive directement de l'avant sur le réseau de réception, le système d'antenne se comporte comme une colonne d'antenne avec un mélangeur I/Q. Les cibles les plus importantes en amont du véhicule c'est-à-dire dans la voie de circulation sont ainsi détectées comme avec les systèmes habituels. Il n'y a pas de trou dans des situations stationnaires. Cette structure ne nécessite pratiquement pas la mise en oeuvre de moyens supplémentaires pour l'extrémité frontale HF ou est neutre du point de vue du coût vis à vis des systèmes de radar SRR habituels (systèmes de radar à courte portée). Lorsque les signaux réfléchis arrivent du côté (déport en azimut) du fait de l'intervalle de base des colonnes d'antennes on aura des déphasages dans les signaux. Ces différences non égales à 90 sont utilisées pour déterminer le déport. A l'aide de deux colonnes de réception on peut ainsi mesurer précisément dans une plage porte (cellule d'éloignement) précisément l'angle de déport d'une cible. Ainsi, si on prévoit par exemple un réseau de réception ayant en tout trois colonnes d'antennes et chaque fois un mélangeur des- cendant par colonne d'antennes pour déterminer l'angle de déport de cible de deux objets, seulement l'un des éléments de réception comporte un organe de temps de parcours. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un système de réception connu et d'un système selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un système de réception à deux mélangeurs, connu, - la figure 2 montre un système de réception, - la figure 3 montre un exemple à commutateur, - la figure 4 montre des variantes avec hybrides, - la figure 5 montre un système selon l'invention, - la figure 6 montre un autre système selon l'invention, et - la figure 7 montre un autre système selon l'invention. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un système de réception à deux colonnes et quatre étiquettes 1 par colonne. Les étiquettes de chaque colonne sont reliées chacune à un passage 2 du support d'étiquette (platine HF). Les chemins conducteurs passant sur le côté arrière de la platine HF (côté de l'équipement) sont représentés en trait interrompu. Dans le train de réception à gauche on a un déphaseur 3 à 1 bit - 180 . Après le point de sommation des deux trains de réception, on a un mélangeur descendant 4 recevant la fréquence Lo d'un oscillateur local. Un filtre passe-bas 5 en aval transmet le signal de réception à une unité d'exploitation 6. Le déphaseur à l'état 0 génère un faisceau maximum dans la direction principale du rayon (faisceau somme). Dans l'état 180 , le dé- phaseur génère deux faisceaux latéraux et en position zéro dans la direc- tion principale du faisceau (faisceau de différence). Les faisceaux latéraux ont un déphasage de 180 nécessaire pour distinguer la position de l'objectif objectif à droite, objectif à gauche . Le déphaseur 3 à 1 bit - 180 a une perte d'environ 3 dB ce qui se traduit par une répartition irré- gulière de la puissance. Le cas échéant cela peut être pris en compte par un diviseur de puissance asymétrique en amont du mélangeur. Le mélan- geur descendant est un mélangeur I/Q. La mesure angulaire se fait par comparaison d'amplitude et de phase des faisceaux de somme et de diffé- rence (mode mono impulsionnel). L'intervalle des colonnes dans la plage 0,5... 0,55 lambda 0 = longueur d'onde de fonctionnement c'est-à-dire 6,2 mm... 6,8 mm avec des lobes latéraux qui restent faibles et pas de polyvalence supplémentaire dans la zone de saisie. Du fait des pertes d'amortissements supplémentaires totaux, en particulier les pertes de traitement, il faut compter avec un gain d'antenne plus faible que dans le montage à une colonne. La commutation des états de phase (0 / 180 ) se fait de préférence dans la même plage de porte avec ainsi soit un temps de balayage double (20 ms) ou pour le même temps de balayage (10 ms) on aura seulement la moitié du nombre d'impulsions (moitié du gain d'intégration). Les inconvénients du montage sont les suivants: - fort encombrement de la couche HF pour le déphaseur à 180 , - diaphonie importante entre les colonnes d'antennes du fait de la faible 1 o distance, - faible portée / caractéristique du fait des pertes supplémentaires et des pertes par intégration, - calcul important pour les fonctions complémentaires d'évaluation d'angle (taux de mise à jour), - moins de mémoire disponible pour des fonctions complémentaires d'évaluation d'angle, - fluctuation d'objectifs importants pendant la commutation (erreur de phase et d'amplitude). Le nombre de colonnes peut être augmenté. On peut par 20 exemple combiner chaque fois deux colonnes dans le cas de quatre colonnes. Dans le système de réception de la figure 2, à la place d'un déphaseur à 180 , on a deux mélangeurs I/Q 41, 42 et les circuits correspondants. Ce concept a les propriétés suivantes: - pas de perte par intégration car pas de commutation, - pas de difficulté vis à vis de la fluctuation vis à vis de l'objectif (cible) car pas de commutation, - amortissement supplémentaire lié uniquement au passage mais pas de diviseur de puissance supplémentaire (asymétrique) et c'est pourquoi le cas échéant, le gain d'antenne est plus élevé que dans un montage à une colonne (du moins le gain est plus élevé qu'à la figure 1) ; - exploitation angulaire par un procédé numérique à résolution poussée comme par exemple MUSIC , ESPRIT ou par les procédés classi- ques tels qu'une simple exploitation en circulation ou exploitation mono impulsionnelle, - intervalle des colonnes de l'ordre de 0,5... 0,55 lambda 0 c'est-à-dire 6,2 mrn... 6,8 mm et ainsi caractéristique d'univocité plus élevée en azimut +/- 50 , encombrement plus important sur la couche HF pour le second mélan- 5 geur I/Q, - couplage important des colonnes d'antennes du fait de la faible dis- tance, - calcul plus important pour l'évaluation angulaire en fonction supplémentaire (taux de mise à jour), - moins de mémoire pour la fonction supplémentaire d'évaluation angulaire. A la place d'un second mélangeur on peut également prévoir un commutateur 7 pour les différents trains de réception (figure 3). Mais cela se traduit par des pertes de commutation. La puissance de la colonne qui n'est précisément pas en activité doit également être absorbée le cas échéant. On connaît également des variantes avec des hybrides à 180 , 8 par exemple RATRACE (figure 4) mais qui nécessitent toutefois beaucoup de place pour la garniture de la face arrière à la fois pour l'hybride à 180 et pour le second mélangeur I/Q. Dans le système de réception selon l'invention représenté à la figure 5, par colonne d'antennes il faut un simple mélangeur descendant 43 c'est-àdire pas de mélangeur I/Q. Entre au moins une colonne d'antenne et un mélangeur descendant, on a prévu un élément de temps de parcours 9 de préférence avec une longueur électrique correspondant à un quart de la longueur d'onde de fonctionnement. L'intervalle des colonnes est d'environ la moitié de la longueur d'ondes de fonctionnement. Si selon l'invention on utilise seulement un mélangeur simple il est prévu de récupérer l'information de phase par la détection du si- gnal de réception sinusoïdal (pour les mouvements relatifs). Les cibles (objectifs) qui se déplacent par rapport au système de réception génère un signal sinusoïdal du fait de l'effet doppler à la sortie du mélangeur. Il faut ensuite détecter ce signal suivant la vitesse de l'objet concerné jusqu'à ce que l'on ait pu déterminer la phase. Cette temporisation peut être adaptée par des algorithmes intelligents ou des programmes d'exploitation en fonction de la situation des objets ou des vitesses. Pour des situations stationnaires, un seul capteur de réception peut déterminer l'éloignement. Les plus petits mouvements du domaine millimétrique suffisent pour me- surer la phase ou la différence de phase entre les deux signaux de réception (ou entre n signaux de réception). L'exploitation se fait dans l'unité d'exploitation 6. La figure 6 montre un exemple de réalisation selon l'invention avec trois colonnes d'antennes étiquettes. Il convient pour mesurer deux objets. Il suffit de trois mélangeurs simples un pour chaque colonne d'antenne. pour réduire les moyens mis en oeuvre, il est prévu le cas échéant seulement un élément de temps de parcours 9 dans l'un des trains de réception. Le traitement de signal peut également se faire après amplification et conversion analogique/numérique dans l'unité d'exploitation commune 61. L'unité d'exploitation 61 peut également être conçue pour effectuer une poursuite, établir l'historique des cibles et/ou une commande adaptative des cellules d'éloignement (prise en compte de temps de parcours de signaux pour des plages d'éloignement différentes). Selon la figure 7, le système de réception peut comporter de manière générale n colonnes pour saisir n - 1 objectif ou cible. REVENDICATIONS 1 ) Système de réception notamment pour déterminer l'angle de déport d'une cible dans un système de radar pulsé, caractérisé par - un réseau de réception formé de plusieurs colonnes d'antennes, - par colonne d'antennes, un mélangeur descendant (43) dans la branche de réception, un élément de temps de parcours (9) entre au moins une colonne d'antenne et un mélangeur descendant correspondant (43), - une unité d'exploitation (6, 61) recevant les signaux de sortie du mélangeur descendant (43) pour les traiter de façon à déterminer à partir d'au moins deux branches de réception, un déphasage par la détection du signal de réception ayant un décalage Doppler, et pour déterminer ainsi l'angle de déport de cible de l'objet cible. 2 ) Système de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité d'exploitation (6, 61) détecte le signal de réception de forme sinusoïdale du fait du décalage Doppler en fonction de la vitesse d'un objet ci-20 ble jusqu'à avoir déterminé le déphasage. 3 ) Système de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance de base des colonnes d'antennes est choisie égale sensiblement 25 à la moitié de la longueur d'onde de fonctionnement. 4 ) Système de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de temps de parcours (9) dans au moins une colonne d'antenne 30 a une longueur électrique d'un quart de la longueur d'onde de fonctionnement. 5 ) Système de réception selon la revendication 1, caractérisé par un réseau de réception ayant en tout trois colonnes d'antennes et chaque fois un mélangeur descendant (43) par colonne d'antennes pour déterminer l'angle de déport de cible de deux objets. 6 ) Système de réception selon la revendication 5, caractérisé en ce que seulement l'un des éléments de réception comporte un organe de temps de parcours (9).