Brevet FR2918804A1 — publié le 20090116

PSEUDO-ANTENNE OMNIDIRECTIONNELLE POUR INTERROGATEUR OU SYSTEME PERMETTANT LES FONCTIONS D'INTERROGATION REPONSE ET/OU D'ECOUTE PASSIVE s L'invention concerne notamment un système d'identification équipé d'un dispositif interrogateur se présentant sous la forme d'une antenne ayant un angle d'ouverture donné. Elle concerne, par exemple, les systèmes interrogateur/répondeur devant fonctionner dans les deux modes suivant : le mode interrogateur/répondeur et le mode écoute passive. io Les systèmes d'interrogation et d'identification d'un objet sont équipés d'antenne ayant une ouverture d'angle donné permettant d'interroger dans une direction (émettre un faisceau directif) et dans un secteur d'angle contrôlé. Ces systèmes interrogateur ou interrogateur/répondeur du fait de la directivité de 15 leur antenne ne permettent généralement pas de faire de l'écoute passive. En effet, le secteur d'angle sur lequel elles opèrent est limité. D'autre part, le faible taux d'émission des répondeurs non sollicités (plus connus sous le terme anglo-saxon squitters (ù1 Hz)), conjugué à l'utilisation des antennes interrogateur/répondeur ou IFF (Identification Friend and Foe) traditionnelles (voie 20 somme / voie différence A avec une ouverture de ù 10 ) implique que, pour réaliser un relevé de la situation aérienne, un interrogateur IFF habituellement utilisé dans l'art antérieur doit effectuer de nombreux tours d'antenne. La réponse du squitter ne sera reçue que lorsqu'il se trouvera dans un secteur d'angle précis et le temps d'observation de sa réponse sera de fait limité (durée 25 pendant laquelle on observe la réponse). Il y a donc une inadaptation complète des systèmes d'antennes actuels (dia-grammes d'antennes E/A nécessaire au traitement de suppression des lobes secondaires en abrégé anglo-saxon RSLS) utilisé par les interrogateurs IFF à la fonction d'écoute des squitters qui demande une antenne omnidirection- 30 nelle. Différentes solutions sont actuellement connues de l'art antérieur. Différents exemples sont donnés en relation aux figures 1, 2 et 3 qui comprennent de manière commune un coeur numérique 1, un dispositif de traitement du signal, ayant notamment pour fonction d'éliminer les réponses des lobes d'antenne secondaires ou RSLS, de décodage des informations du signal reçu par le système, une voie de réception 4 correspondant au diagramme somme de l'antenne, une voie de réception 5 correspondant au diagramme différence de l'antenne 6 équipant l'interrogateur répondeur. Une première solution pour répondre au besoin d'écoute passive est illustrée io à la figure 1. Elle consiste à ajouter une voie de réception 7 et une antenne omnidirectionnelle 8 dédiée à la fonction d'écoute, ainsi qu'un dispositif 3 de traitements et de décodage des informations reçues sur cette voie supplémentaire. L'ajout d'une telle antenne et d'une voie de réception dédiée en-traîne la présence d'une voie numérique de traitement dédiée. Ces ajouts 15 engendrent des problèmes de complexité d'installation, de coûts (consommation des dispositifs de traitement numérique FPGA, ....) Une deuxième solution illustrée à la figure 2 repose sur l'ajout d'un dispositif de commutation 9 permettant d'utiliser une antenne omnidirectionnelle 10 sur la voie de réception somme de l'antenne habituellement utilisée. Un tel dis- 20 positif entraîne l'ajout d'une antenne omnidirectionnelle et une augmentation de la complexité de la fonction radiofréquence et d'installation de l'ensemble. Une troisième solution connue du Demandeur est illustrée à la figure 3. Elle consiste à ajouter une chaîne de traitement 11 supplémentaire sur la voie du 25 diagramme somme ou A. Dans l'exemple de la figure 3, l'ajout se fait sur la voie de réception différence ou A. Ceci conduit à une augmentation de la complexité (avec 2 voies de décodage) du module de traitement supplémentaire sur la voie ainsi que des limitations liées à la zone "aveugle" dans l'axe de l'antenne A. 30 Le système selon l'invention repose sur une nouvelle approche qui consiste à créer une pseudo-antenne omnidirectionnelle à partir d'une antenne directive (ayant une ouverture a donnée pour le diagramme d'antenne donné) et d'une chaîne de traitement appropriée permettant d'utiliser le système dans un premier mode interrogateur ou dans un deuxième mode d'écoute passive. Dans le cas où le système est un système IFF, en utilisant les diagrammes de rayonnement des antennes E et A des interrogateurs IFF (diagramme de rayonnement de l'antenne A recouvrant celui de l'antenne E hors du lobe principal de l'antenne E) et au moyen d'un traitement effectué dans l'interrogateur, l'invention permet d'obtenir une station d'écoute efficace (écoute sur 360 au lieu des -8 d'ouverture d'un système standard). L'objet de l'invention concerne un système permettant de fonctionner dans un mode interrogateur et/ou dans un mode d'écoute passive caractérisé en 15 ce qu'il comporte en combinaison au moins les éléments suivants: • une antenne ayant un secteur d'ouverture donné a, • un moyen de commande permettant de faire passer le système dans un premier mode de fonctionnement interrogateur utilisant un premier secteur d'angle donné ou dans un deuxième mode de fonctionnement 20 écoute passive utilisant un deuxième secteur d'angle de valeur supérieur au premier, • des moyens permettant d'additionner les signaux reçus sur la voie somme et sur la voie différence de l'antenne dans le cas du mode de fonctionnement écoute passive. 25 Le système et le procédé selon l'invention offrent notamment les avantages suivantes : • de transformer à moindre coût un interrogateur IFF Mode S en station d'écoute ADS-B sans modification de l'installation (ajout antenne om- 30 ni, commutation RF, voie de réception) ou modification matérielle de l'interrogateur, • de réaliser la nouvelle fonction avec une modification du FPGA simple (addition de 2 bus et injection du signal résultant dans la chaîne de traitement normale), • d'ajouter des traitements configurables permettant de recaler (do-5 maine temporel et amplitude) les voies, • de diminuer le temps d'acquisition des dispositifs de réponse passive ou squitters d'un interrogateur dépourvu d'antenne omnidirectionnelle par exemple, de quelques dizaines de secondes à quelques secondes. io Il concerne aussi un procédé permettant de faire fonctionner en mode interrogateur et/ou en mode écoute passive un dispositif pourvu d'au moins une antenne ayant un secteur donné caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : sélectionner le mode interrogateur ou le mode écoute passive, 15 • si le mode sélectionné est le mode interrogateur, alors transmettre les signaux reçus sur la voie somme de l'antenne et sur la voie différence à une chaîne de traitement adaptée à traiter les signaux reçus, • si le mode sélectionné est le mode écoute passive, alors transmettre les signaux reçus sur la voie somme de l'antenne et sur la voie différence à un additionneur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation don-né à titre illustratif et nullement limitatif annexé des figures qui représentent : 25 • Les figures 1 à 4, des exemples de système et d'architecture de système selon l'art antérieur, • La figure 5, le détail du traitement des signaux et de commande du mode de fonctionnement du système, • La figure 6, un détail du bloc de traitement de type FPGA, et 30 • La figure 7, le détail de la partie ajoutée au système interrogateur permet- tant de le faire fonctionner en système d'écoute passif • La figure 8, le tracé de différents signaux pris en différents points du système IFF . Afin de mieux faire comprendre le principe du système selon l'invention, la description est donnée pour un système utilisé pour effectuer des interrogations/réponse ou de l'écoute passive, désigné dans la suite de la description système IFF. La figure 4 montre les diagrammes pour une antenne habituellement utilisée dans les interrogateurs IFF, avec une ouverture d'antenne donnée a. io L'ouverture d'antenne correspond environ à 10 . L'antenne 6 comprend un diagramme d'antenne somme E et un diagramme différence A. Dans un mode de fonctionnement standard pour le système IFF, les voies vidéo arrivent dans un dispositif numérique 20 pour exploitation. L'idée est d'envoyer dans le dispositif d'exploitation des vidéos, non plus uniquement la 15 voie Somme 21, la voie différence 22, mais l'addition 23 des signaux des voies E et A. Le traitement numérique 20 additionne les informations (signaux vidéo numérisés) issues des récepteurs situés sur les antennes E et A, pour obtenir une couverture sur 360 . Les dispositifs de décodage des réponses mode S n'exploitent donc plus 20 uniquement les informations issues des répondeurs situés dans la largeur de bande effective (EBW pour Effective Band Width) mais la somme des signaux reçus sur les 2 diagrammes d'antennes et A. La figure 5 schématise de manière fonctionnelle le système selon l'invention. Les signaux arrivent sur des récepteurs situés sur l'antenne. Ils sont ensuite 25 séparés sur deux voies. Une première voie numérisée 21 correspond à la voie de réception somme et une deuxième voie numérisée 22 à la voie de réception différence. Les deux voies de réception sont liées au dispositif de traitement 20 détaillé à la figure 6. Le dispositif de traitement 20 (figure 6) comprend un moyen 31 permettant 30 de sélectionner le mode de fonctionnement du système; mode interrogateur/répondeur ou mode d'écoute passive. Dans le cas où le mode de fonctionnement choisi est le mode interrogateur-répondeur, c'est-à-dire que le dispositif de commande 31 est mis en position IR représenté en pointillés sur la figure 6. Le signal reçu sur la voie numérisée 21 passe dans un dispositif de traitement 24a ayant notamment pour fonction d'éliminer les signaux n'ayant pas un niveau d'amplitude suffisant, par exemple. La comparaison est effectuée par rapport à une valeur de seuil fixée. Le signal seuillé Dd est transmis directement au dispositif 27 permettant de procéder au traitement de suppression des lobes connus sous l'abrégé RSLS pour Receiver Side Lobe Suppression, dispositif permettant au moyen d'un seuil configurable, d'éliminer une réponse qui est reçue sur la voie différence A à un niveau supérieur au niveau de cette même réponse sur la voie somme E. La valeur du RSLS permet de fixer la valeur de la largeur de bande effective, puis au dispositif 28 permettant d'effectuer les traitements de gain variable dans le temps connu sous l'abréviation GVT. Le dispositif 28 comprend des paramètres de durée de plateau et niveau de plateau permettant, notamment de fixer la valeur de largeur de bande effective ou EBW. Ces deux traitements sont connus de l'Homme du métier et ne seront donc pas détaillés. Les signaux sont ensuite filtrés par un dispositif de filtrage/calibrage des impulsions 29, puis le dispositif de décodage 30. Ces différents éléments sont intégrés dans un dispositif de traitement de type FPGA. Le signal reçu sur la voie numérisée 22 passe dans un dispositif de traitements 24b ayant notamment pour fonction d'éliminer les signaux inférieurs à une valeur de seuil donnée. Les signaux sont transmis au dispositif 27 afin d'être traités de manière similaire au signal seuillé Dd comme il a été décrit précédemment. Lorsque l'utilisateur souhaite faire fonctionner le système dans le mode d'écoute passive, il agit sur la commande de l'antenne pour la mettre en position E. Dans ce cas, les signaux reçus sur la voie différence Dd et sur la voie somme Ds sont transmis au niveau des points 25a et 25b à un dispositif 26a, 26b et 23 qui a notamment comme première fonction de les additionner avant de les transmettre à la chaîne de traitement comprenant le dispositif 28 précité permettant d'effectuer le traitement GVT, du dispositif de filtrage et de calibrage des impulsions et du décodeur 30 des informations contenues dans le signal somme. Ce dispositif détaillé à la figure 7 a aussi pour fonction, de recaler en temporel et/ou en amplitude les signaux numérisés reçus sur les voies somme et différence. Le traitement numérique permet ainsi d'obtenir une couverture de 360 . La figure 7 schématise un exemple de structure pour le dispositif 26a, 26b et 23 de la figure 6. L'exemple a été donné lorsque l'on souhaite recaler les signaux en amplitude et en temporel. Pour cela, le signal vidéo numérisé reçu sur la voie différence est dérivé au niveau du point 25a pour être additionné io 32 à une valeur signée VAd correspondant au décalage en amplitude que l'on souhaite introduire. Le signal recalé en amplitude est ensuite envoyé dans un registre à décalage 33 qui reçoit aussi une valeur non signée de dé-calage temporel VTd à ajouter au signal. Le signal recalé en amplitude et en temps, Ddat est ensuite transmis au sommateur 23 pour être ajouté au signal 15 vidéo numérisé reçu sur la voie somme qui a subit des traitements similaires. Le signal Ds est recalé en amplitude en lui ajoutant 34 une valeur signée VAs correspondant au décalage en amplitude à appliquer, puis ce signal est transmis à un deuxième registre à décalage 35 qui reçoit une valeur signée VTd ayant pour fonction de recaler temporellement le signal. Le signal issu 20 de ces traitements, noté Dsat est alors ajouté au signal Ddat, comme il a été indiqué précédemment. Une horloge 36, est utilisée pour réaliser la temporisation au niveau des registres à décalage. Cette horloge peut être l'horloge du FPGA utilisée pour synchroniser les différentes opérations effectuées au sein du FPGA. 25 Les traitements numériques sont effectués dans des FPGA ou des ASICs, par exemple. Sur la figure 8, sont tracés dans des diagrammes amplitude, temps, les évolutions correspondant aux signaux discutés ci-avant, pris en différents points du système. 30 Le premier graphe I représente les signaux vidéos numérisés de la voie somme et de la voie différence entrant dans le dispositif de traitement 20. Le deuxième graphe Il représente le recalage en amplitude pour les signaux du premier graphe et les signaux issus des additionneurs 32, 34. Le recalage permet d'ajuster le niveau de bruit des 2 voies à la même valeur. Sur le troisième graphe III sont représentés les signaux recalés en amplitude et en temporel et les décalages temporels introduits par les registres à décalage configurable. Le recalage temporel permet d'éviter un élargissement artificiel des impulsions lors de leur addition. Le quatrième graphe IV, représente le signal vidéo numérisé somme, le signal vidéo numérisé différence, et la somme de ces deux signaux recalés io dans cet exemple en temps et en amplitude, ledit signal étant traité ensuite pas la chaîne de traitement du FPGA. Les recalages en amplitude et en temps sont effectués uniquement dans certains cas. D'autres traitements exécutés sur les signaux peuvent être envisa-15 gés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ù Système permettant de fonctionner dans un mode interrogateur et/ou dans un mode d'écoute passive, caractérisé en ce qu'il comporte en 5 combinaison au moins les éléments suivants: • une antenne (6) ayant un secteur d'ouverture donné a, • un moyen de commande (31) permettant de faire passer le système dans un premier mode de fonctionnement interrogateur utilisant un premier secteur d'angle donné ou dans un deuxième mode de 10 fonctionnement écoute passive utilisant un deuxième secteur d'angle de valeur supérieur au premier, • des moyens (23) permettant d'additionner les signaux reçus sur la voie somme et sur la voie différence de l'antenne dans le cas du mode de fonctionnement écoute passive. 15 2 ù Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre (24a, 24b) permettant d'éliminer les signaux d'amplitude inférieure à une valeur de seuil donnée. 20 3 ù Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recalage en amplitude et/ou en temporelle des signaux reçus sur chacune des voies somme et différence dans le cas du fonctionnement en écoute passive. 25 4 ù Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une antenne de type interrogateur/répondeur. ù Procédé permettant de faire fonctionner en mode interrogateur et/ou en mode écoute passive un dispositif pourvu d'au moins une antenne ayant un 30 secteur donné, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes :i0 sélectionner le mode interrogateur ou le mode écoute passive, • si le mode sélectionné est le mode interrogateur, alors transmettre les signaux reçus sur la voie somme de l'antenne et sur la voie différence à une chaîne de traitement adaptée à traiter les signaux reçus, • si le mode sélectionné est le mode écoute passive, alors transmettre les signaux reçus sur la voie somme de l'antenne et sur la voie différence à un additionneur. 6 ù Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape où les signaux reçus sont filtrés afin d'éliminer les signaux d'amplitude insuffisante. 7 ù Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'avant de sommer les signaux reçus sur la voie somme et la voie différence, on exécute une étape pour recaler en amplitude et/ou en temporelle lesdits signaux. 8 ù Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on utilise un mode interrogateur/répondeur et un mode écoute passive.20