Brevet FR2914431A1 — publié le 20081003

Procédé de calibration d'un radar passif L'invention concerne un procédé de calibration d'un radar passif. On peut utiliser un radar en mode passif pour localiser un objet susceptible de réfléchir une onde électromagnétique émise par un émetteur dont on connaît la position. L'invention trouve une utilité particulière en aéronautique pour localiser un aéronef à partir de la position connue d'un parc d'émetteurs comme par exemple des émetteurs de radio ou de télévision. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au domaine aéronautique et qu'elle peut être mise en oeuvre pour localiser tout type d'objet. La figure 1 permet d'expliquer brièvement un principe de localisation. Un radar 1 reçoit un premier rayonnement provenant directement d'un émetteur 2 ainsi qu'un second rayonnement provenant également de l'émetteur 2 mais réfléchi par un objet 3 dont on veut déterminer la position. On définit une distance d parcouru par le premier rayonnement. La position du radar 1 et celle de l'émetteur étant connues, la distance d est donc connue. On définit également une distance dl séparant l'émetteur 2 de l'objet 3 et une distance d2 séparant l'objet 3 du radar 1. Le radar 1, recevant les deux rayonnements, peut définir un écart de distance r entre la distance d parcourue par le premier rayonnement et la distance dl+d2 parcourue par le second rayonnement. Autrement dit : r=d1 +d2ùd (1) ou encore : d+r=d1 +d2 (2) Dans l'équation (2) d+r étant connu, la position de l'objet est situé sur une ellipse 4 d'équation (2) dont les foyers sont le radar 1 et l'émetteur 2. L'ellipse 4 est situé dans un plan passant par le radar 1, l'émetteur 2 et l'objet 3. Plus généralement, ne connaissant que la position du radar 1 et de l'émetteur 2, l'objet est situé sur un ellipsoïde de révolution autour d'un axe passant par le radar 1 et l'émetteur 2. A partir de plusieurs émetteurs de position distincte, on peut définir plusieurs ellipsoïdes sur lesquels se situe l'objet. La position de l'objet sera définie par une intersection commune des différents ellipsoïdes. Il peut arriver que des émetteurs existent mais qu'aucune position d'émetteur ne soit connue. Le principe de localisation précédemment décrit n'est alors pas utilisable. II se peut également que les émetteurs dont on connaît la position soient en nombre limité ce qui réduit la précision dans la localisation de l'objet. L'invention a pour but de localiser un émetteur à partir d'un objet dont on connaît la position par ailleurs. Ceci permet de démarrer ou d'enrichir un parc d'émetteurs de positions connues afin de localiser des objets à l'aide d'un radar utilisé en mode passif. L'enrichissement d'un parc d'émetteurs permet d'augmenter la précision de localisation d'un objet. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de calibration d'un radar passif caractérisé en ce qu'il consiste, à partir de positions connues et distinctes d'aux moins deux objets réfléchissants et à partir d'une position connue du radar, à déterminer la position d'un émetteur fixe en enchaînant les opérations suivantes : • capter un premier rayonnement provenant directement de l'émetteur et, pour chaque objet, un second rayonnement provenant de l'émetteur et 15 réfléchi par l'objet considéré, • déterminer pour chaque objet un écart de distance r séparant une distance d parcourue par le premier rayonnement et une somme de distance dl+d2 parcourue par le second rayonnement, la distance dl étant la distance parcourue par le second rayonnement entre l'émetteur 20 et l'objet, la distance d2 étant la distance parcourue par le second rayonnement entre l'objet et le radar, • localiser pour chaque objet l'émetteur sur un hyperboloïde définie par : d-dl =d2-r l'émetteur se trouvant sur une intersection des deux 25 hyperboloïdes. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : 30 la figure 1, déjà décrite précédemment, permet d'expliquer un principe de localisation d'un objet réfléchissant au moyen d'un radar passif ; la figure 2 illustre un procédé de calibration du radar passif. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. 35 Un procédé de calibration du radar 1 illustré par la figure 2 et conforme à l'invention permet de déterminer la position de l'émetteur 2 à partir de positions connues et distinctes d'aux moins deux objets réfléchissants. On entant par réfléchissant la capacité de l'objet à réfléchir un rayonnement émis par l'émetteur. Le pouvoir réfléchissant de l'objet doit être suffisant pour que le rayonnement réfléchi soit capté par le radar 1. Dans l'exemple illustré figure 2, trois objets 31, 32 et 33 sont représentés. Il est bien entendu que pour déterminer la position de l'émetteur 2, deux objets peuvent suffire, mais en augmentant le nombre d'objets réfléchissants, on 1 o améliore la précision sur la position de l'émetteur 2. Comme dans le principe de localisation décrit à l'aide de la figure 1, pour calibrer le radar 1 on capte un premier rayonnement provenant directement de l'émetteur 2 et, pour chaque objet 31, 32 et 33, un second rayonnement provenant de l'émetteur 2 et réfléchi par l'objet considéré 31, 15 32 ou 33. Ensuite on détermine pour chaque objet 31, 32 et 33 un écart de distance r séparant une distance d parcourue par le premier rayonnement et une somme de distance dl+d2 parcourue par le second rayonnement, la distance dl étant la distance parcourue par le second rayonnement entre 20 l'émetteur 2 et l'objet 31, 32 ou 33, la distance d2 étant la distance parcourue par le second rayonnement entre l'objet 31, 32 ou 33 et le radar 1. Enfin on localise pour chaque objet 31, 32 et 33 l'émetteur 2 sur un hyperboloïde définie par : d-d1 =d2ûr (3) 25 l'émetteur se trouvant sur une intersection trois deux hyperboloïdes. Pour simplifier la figure 2, celle ci est représentée en supposant que le radar 1, l'émetteur 2 et les trois objets 31, 32 et 33 sont tous situés dans le plan de la figure 2. L'intersection de chaque hyperboloïde avec le 30 plan de la figure 2 forme une hyperbole. Plus précisément, une première hyperbole H1, représentée sur la figure 2 en trait continu et définie par l'équation (3), a pour foyer le radar 1 et l'objet 31. De même, une seconde hyperbole H2, représentée sur la figure 2 en trait pointillé et définie par l'équation (3), a pour foyer le radar 1 et l'objet 32. Enfin, une troisième 35 hyperbole H3, représentée sur la figure 2 en trait mixte et définie par l'équation (3), a pour foyer le radar 1 et l'objet 33. Les hyperboloïdes associés aux trois hyperboles H1, H2 et H3 sont de révolution autour d'un axe passant par le radar 1 et l'objet respectif. L'émetteur 2 est situé à l'intersection des trois hyperboles H1 H2 et H3. Lorsqu'on dispose d'au moins trois objets 31, 32 et 33 comme représenté sur la figure 2, les trois hyperboles H1, H2 et H3 associées respectivement à chacun des objets 31, 32 et 33 n'ont qu'une seule intersection située à la position de l'émetteur 2. Aucune ambiguïté n'existe et la détermination de l'émetteur 2 est aisée. Par contre, lorsqu'on ne dispose que de deux objets, les deux hyperboles peuvent former entre elles jusqu'à quatre intersections créant ainsi une ambiguïté qu'il est néanmoins possible de lever en éliminant certaines positions aberrantes de l'émetteur 2. Par exemple, sur la figure 2 les hyperboles H1 et H3 forment trois intersections 40, 41 et 42 en plus de la position de l'antenne 2. Différents critères permettent de lever ambiguïté comme par exemple le fait que l'émetteur 2 dont la position est recherchée soit au niveau du sol. On peut alors estimer son altitude et les points d'intersection pour lesquels l'altitude est trop différente de l'altitude estimée pourront être éliminés. Par ailleurs, le radar 1 utilisé en mode passif permet de goniométrer grossièrement le rayonnement provenant directement de l'émetteur 2. La précision de cette mesure d'angle est par exemple de l'ordre de 5 à 10 , ce qui permet d'éliminer les points 40 et 42 tels que représentés sur la figure 2. En supposant la position de l'émetteur 2 fixe, on peut utiliser un seul objet en mouvement pour réaliser la calibration du radar 1. On considère alors que cet objet unique, utilisé à des instants différents, forme les différents objets réfléchissants nécessaires à l'obtention des différentes hyperboles il s'agit par exemple d'un avion suivant une trajectoire 50. L'objet 31, 32 ou 33 peut émettre en permanence sa position, ce qui simplifie la calibration. Par exemple, lorsque l'objet est un avion de ligne, il peut être équipé d'un système d'émission permettant la surveillance automatique d'avion, bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de ADSB pour Automatic Dependent Surveillance-Broadcast. Ce système émet en permanence la position de l'avion, ce qui permet à un système au sol mettant en oeuvre le procédé d'utiliser cette position. En l'absence de ce système d'émission, tout autre moyen permettant de connaître la position de l'objet peut être mis en oeuvre comme par exemple un radar primaire fonctionnant en mode actif. En l'absence d'avion présent dans une zone entourant le radar 1 et l'émetteur 2 zone dans laquelle le procédé peut être exploité, on peut par exemple utiliser un ballon sonde muni d'un réflecteur et d'un moyen permettant de déterminer sa position, comme par exemple un système de positionnement mondial, bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de GPS pour Global Positioning System. Après avoir déterminé la position d'un premier émetteur 2, on peut 10 enchaîner les opérations suivantes afin d'augmenter le parc d'émetteurs : • déterminer la position d'au moins un deuxième émetteur ; cette détermination se fait comme pour le premier émetteur 2 à l'aide d'objets réfléchissants dont on connaît la position ; • déterminer une nouvelle position d'au moins un des objets à partir de la 15 position des émetteurs ; cette détermination peut se faire au moyen du procédé de localisation illustré à l'aide de la figure 1 ; • déterminer une nouvelle position des émetteurs à partir de la nouvelle position d'au moins un des objets, réitérer les deux précédentes opérations jusqu'à convergence 20 suffisante de la position des émetteurs. On a constaté que, comme les émetteurs ont une position fixe, l'itération de détermination de position d'émetteurs puis d'objets, améliorait la précision de positionnement à la fois des objets et des émetteurs. 25 REVENDICATIONS 1. Procédé de calibration d'un radar (1) passif caractérisé en ce qu'il consiste, à partir de positions connues et distinctes d'aux moins deux objets (31, 32, 33) réfléchissants et à partir d'une position connue du radar (1), à déterminer la position d'un émetteur (2) fixe en enchaînant les opérations suivantes : • capter un premier rayonnement provenant directement de l'émetteur (2) et, pour chaque objet (31, 32, 33), un second rayonnement provenant de l'émetteur (2) et réfléchi par l'objet considéré (31, 32, 33), • déterminer pour chaque objet (31, 32, 33) un écart de distance r séparant une distance d parcourue par le premier rayonnement et une somme de distance dl +d2 parcourue par le second rayonnement, la distance d1 étant la distance parcourue par le second rayonnement entre l'émetteur (2) et l'objet (31, 32, 33), la distance d2 étant la distance parcourue par le second rayonnement entre l'objet (31, 32, 33) et le radar (1), • localiser pour chaque objet (31, 32, 33) l'émetteur (2) sur un hyperboloïde (H1, H2, H3) définie par : d-d1 = d2 -r l'émetteur (2) se trouvant sur une intersection des deux hyperboloïdes (H1, 20 H2, H3). 2. Procédé de calibration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à enchaîner les opérations à partir d'au moins trois objets (31, 32, 33). 3. Procédé de calibration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différents objets (31, 32, 33) sont formés par un même objet en mouvement à des instants différents. 4. Procédé de calibration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position d'un objet (31, 32, 33) est émise en permanence par l'objet (31, 32, 33). 25 30 5. Procédé de calibration selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la position d'un objet (31, 32, 33) est définie par un second radar. 6. Procédé de calibration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste, après avoir déterminé la position d'un premier émetteur (2), à enchaîner les opérations suivantes : • déterminer la position d'au moins un deuxième émetteur, • déterminer une nouvelle position d'au moins un des objets (31, 32, 33) à partir de la position des émetteurs (2), • déterminer une nouvelle position des émetteurs (2) à partir de la nouvelle position d'au moins un des objets (31, 32, 33), • réitérer les deux précédentes opérations jusqu'à convergence suffisante de la position des émetteurs (2).15