Brevet FR2938072A1 — publié le 20100507

Procédé de traitement de signaux d'un radar aéroporté avec correction de l'erreur de l'angle de pointage du faisceau radar et dispositif correspondant. L'invention appartient au domaine du traitement des signaux de radar, en particulier pour les radars aéroportés. Plus précisément, l'invention porte sur le traitement de ces signaux radar dans le but de corriger les erreurs de pointage du faisceau de 10 l'antenne radar. On rappelle qu'un radar aéroporté comporte un émetteur qui envoie des signaux, plus précisément des ondes radio. Celles-ci sont réfléchies par la cible et détectées par un récepteur, également incorporé au sein du radar. La position des cibles se trouvant dans le champ des ondes 15 radio émises, est estimée grâce au temps de retour des ondes réfléchies. Plus précisément, la position d'une cible est déduite à partir de l'altitude de l'aéroporteur et de l'angle de pointage de l'antenne radar. On entend par attitude de l'aéroporteur les valeurs prises par les angles de roulis et de tangage de celui-ci. Ces valeurs sont généralement obtenues à l'aide 20 de capteurs tels que des gyroscopes, des capteurs de l'accélération et de la vitesse angulaire. Dans le cadre de certaines applications, il est très important de réduire les incertitudes concernant l'angle de pointage du faisceau de l'antenne radar. Or les capteurs précités engendrent des erreurs fixes et 25 dyiamiques sur les mesures des angles de roulis et de tangage. D'autres erreurs inévitables, sont liées à l'installation du radar sur l'aéroporteur, à la centrale inertielle, à la déformation de la structure de l'avion ou des matériaux de la structure formant le support du piédestal du radar (situé en milieu non pressurisé). 30 Des erreurs sont également liées au positionnement du faisceau de l'antenne radar lui-même, dues par exemple : - à l'installation du radar sur le porteur, - à la déformation de la structure de l'avion ou des matériaux qui constituent le support du piédestal du radar, ou encore -à la calibration du faisceau radar lui-même. A titre d'exemple, une erreur de 1 degré sur l'angle du faisceau radar, entraîne une erreur de 6500m d'altitude sur la localisation d'une cible, à 200NM. Il est connu du document US 5.485.156 une méthode de compensation de l'erreur de l'angle de tangage. Celle-ci comprend deux visoes à l'aide du faisceau radar, pour deux angles d'élévation rapprochés en élévation, une identification de la forme du diagramme d'antenne à l'aide du signal réfléchi par le sol. La différence entre la position du sol et l'angle d'élévation mesuré par le capteur donne alors l'erreur à compenser. Toutefois, en raison de l'utilisation d'un capteur externe (radioaltimètre) pour connaître de façon précise l'altitude et de la non prise en compte du relief du sol ni de la courbure de la terre, de nombreuses erreurs apparaissent. La méthode est donc peu fiable. Par ailleurs, l'estimation de la position du diagramme d'antenne à partir de seulement deux pointages en élévation peut conduire à des erreurs par rapport à un dispositif utilisant davantage de pointages en élévation. Enfin, la méthode proposée par le document US 5.485.156 ne tient pas compte de la présence d'éventuelles perturbations (phénomènes météorologiques : nuage, grêle..., autres avions...), ce qui nuit à la coripensation de l'erreur de l'angle d'élévation. L'invention vise notamment à résoudre ces problèmes. A cet effet, selon un premier aspect, il est proposé un procédé de traitement de signaux d'un radar aéroporté comprenant une correction de l'argle de pointage erroné du faisceau radar, comprenant une évaluation de lad te erreur de l'angle de pointage pour une hauteur constante de l'aéroporteur. Selon une caractéristique générale de ce premier aspect, l'évaluation comporte pour un angle de balayage donné : - la réalisation d'au moins deux séries de mesures de la puissance des échos renvoyés suite à l'émission de signaux radar, chaque série étant associée à une case-distance donnée, les mesures étant fonction de l'angle de pointage de l'antenne radar, -une élaboration d'un profil vertical de la puissance des échos retournés pour chaque série de mesures, puis - à partir de chaque profil vertical, une mesure de l'angle pointage 10 cor-espondant à une puissance des échos renvoyée par le sol uniquement, et -un calcul de ladite erreur de l'angle de pointage à partir des angles de pointage mesurés. Autrement dit on effectue plusieurs mesures d'angle de pointage à 15 l'aide de la puissance des échos retournés bien choisis, de façon à pouvoir calculer ladite erreur de pointage. Par conséquent, contrairement à l'art antérieur, ce premier aspect ne dépend aucunement de résultats issus de capteur embarqués, qui était à l'origine de l'imprécision des résultats, mais de mesures de la puissance des 20 échos retournés. Selon un mode de mise en oeuvre, lequel l'évaluation de l'erreur de l'angle de pointage est réalisée de manière dynamique. Ce mode de mise en oeuvre a pour avantage de réaliser une mise à jour la valeur de l'erreur de l'angle de pointage. 25 De préférence, pour une case distance donnée, le calcul de ladite erreur de l'angle de pointage est en outre fonction de la courbure de la terre, évaluée à partir de l'angle de pointage mesuré et de la hauteur du sol estimée. Par exemple, la hauteur du sol peut être estimée à l'aide d'un 30 modèle numérique de terrain. Cette méthode a pour avantage de délivrer un résultat ext-êmement précis. Dans ce cas l'évaluation de l'erreur de l'angle de pointage peut comprendre après chaque étape de calcul, une exclusion des valeurs d'angle de pointage mesurées signalant la présence d'échos météorologiques. En variante, pour une case distance donnée, une hauteur du sol peut être estimée directement à partir de l'angle de pointage mesuré correspondant. Dans ce cas, de préférence, l'évaluation de l'erreur de l'angle de 10 pointage peut comprendre après chaque étape de calcul : - une exclusion des valeurs d'angle de pointage signalant la présence d'échos météorologiques, - une sélection des valeurs de hauteur du sol correspondant à une hauteur de sol constante à une erreur près et dont les valeurs sont 15 inférieures à un seuil donné. Selon un mode de mise en oeuvre, ladite mesure de l'angle de pointage pour lequel sont renvoyés des échos de sols, peut comprendre une élaboration d'un profil vertical synthétique de la puissance des échos renvoyés par le sol seulement, et pour chaque profil vertical mesuré : 20 • une superposition du profil vertical synthétique au profil vertical de puissance élaboré considéré, et cela pour différentes valeurs de l'angle de pointage, • un calcul de l'erreur existant entre le profil vertical de puissance élE boré et le profil vertical synthétique, pour chaque valeur de l'angle de 25 pointage considérée, et • une sélection de la valeur de l'angle de pointage pour laquelle l'erreur calculée est minimale, ladite valeur sélectionnée correspondant à l'angle de pointage pour lequel sont renvoyés des échos de sols. Par exemple, ladite confrontation peut n'être effectuée que pour 30 certains points du profil vertical élaboré, correspondant à des valeurs de l'angle de pointage inférieures à un seuil donné. En variante, ladite confrontation peut être effectuée pour l'ensemble des points du profil vertical mesuré, si le nombre de points du profil vertical mesuré est inférieur à un seuil donné. Par exemple, le calcul de l'erreur de l'angle de pointage peut être 5 basé sur l'expression suivante : ri sin(gpi) ù 1i+L si l(CDi+L) ù (hci ù hsi) + (hci+L ù hsi+L ) Aço' ri cos(y,) ù r,+L cos((pi+L ) où: Ocp; est l'erreur de l'angle de pointage du faisceau radar évaluée à l'instant t, r; et ri+L sont les distances respectivement entre l'antenne radar et les deux cases distance considérées au niveau du sol, - (pi et (p;+ sont les deux angles de pointage, respectivement associés aux distances r; et ri+L, - hsi et hsi+L sont les valeurs de la hauteur sol respectivement situées aux distances ri et r;+L, et hci et hsi+L traduisent des valeurs induites par la courbure de la terre, respectivement associées aux distances ri et ri+L. En variante, le calcul de l'erreur de l'angle de pointage peut être basé sur l'expression suivante : 20 =(HTH)-'HTy, avec 'h n' fo" = où havion est l'altitude de l'aéroporteur et 4(p est l'erreur de l'angle de balayage du faisceau radar, 1 ri cosçp, - H = , où M est le nombre de mesures de la 1 rt, cos rpt, , puissance des échos renvoyés effectuées, r, ... rM sont les 25 distances entre l'antenne radar et chacune des M cases 10 15 distance considérées au niveau du sol, et (pi ... cpM sont les M angles de pointage respectivement associés aux distances r, rM, et r, sine,+hs, ù h~, y= , où hs1 ... hs2 sont les valeurs de la sinçpä+ho, ù h,M hauteur sol respectivement associées aux distances ri ... rM, et hc1 ... hcM traduisent les valeurs de la courbure de la terre, respectivement associées aux distances r, ... rM. De préférence, l'angle de pointage est l'angle d'élévation et l'angle de balayage est l'angle de gisement. Ainsi, le procédé de traitement peut être effectué plus rapidement. De préférence, chaque série de mesure comprend au moins trois mesures. Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de traitement de signaux d'un radar aéroporté comprenant un moyen de correction de l'angle de pointage erroné du faisceau radar, et un moyen d'évaluation de ladite erreur de l'angle de pointage pour une hauteur constante de l'aéroporteur. Selon une caractéristique générale de cet autre aspect, il comprend : - un moyen de mesure apte à réaliser au moins deux séries de mesures de la puissance des échos renvoyés suite à l'émission de signaux radar, chaque série étant associée à une case distance donnée, les mesures étE nt fonction de l'angle de pointage de l'antenne radar, - un moyen d'élaboration apte à élaborer un profil vertical de puissance des échos retournés pour chaque série de mesures, -un autre moyen de mesure apte à partir de chaque profil vertical à mesurer l'angle de pointage correspondant à une puissance des échos renvoyés par le sol uniquement, et -un moyen de calcul apte à calculer ladite erreur de l'angle de pointage à partir desdits angles de pointage mesurés. Selon un mode de réalisation, l'autre moyen de mesure peut comprendre un sous-moyen d'élaboration d'un profil vertical synthétique de la puissance des échos renvoyés par le sol seulement et un sous-moyen de traitement apte pour chaque profil vertical élaboré : • à superposer le profil vertical synthétique au profil vertical élaboré considéré, pour différentes valeurs de l'angle de pointage, • à calculer l'erreur existant entre le profil vertical élaboré et le prcfil vertical synthétique, pour chaque valeur de l'angle de pointage considérée, • à sélectionner la valeur de l'angle de pointage pour laquelle l'erreur calculée est minimale. Selon un autre aspect, il est proposé un récepteur de type radar 15 incorporant un dispositif tel que mentionné ci-avant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à I examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention ainsi que d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : 20 les figures 1 et 2 illustrent les coordonnées angulaires d'un faisceau radar selon différentes vues, la figure 3 représente une configuration d'un avion lors du déroulement de l'invention, la figure 4 illustre un mode de mise en oeuvre du procédé selon 25 l'invention, la figure 5 représente différentes positions d'un faisceau radar au cours d'une étape d'un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la figure 6a illustre un autre exemple de déplacement d'un 30 faisceau radar, - la figure 6b illustre le un profil vertical mesuré lors du déplacement représenté sur la figure 6a, en présence de phénomènes météorologiques, la figure 7 illustre plus en détail une étape du mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention représenté sur la figure 4, - la figure 8 illustre de façon symbolique un processus de l'étape représentée sur la figure 7, la figure 9 représente plusieurs grandeurs mises en jeu au cours de différentes étapes du mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention représenté sur la figure 4, la figure 10 représente un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, et la figure 11 illustre plus en détail un moyen du mode de réalisation du dispositif de la figure 11. Sur la figure 1 est représenté un aéroporteur AV (ici un avion) vu de dessus et muni d'un radar. Le faisceau radar est référencé FS. L'espace visé par le faisceau radar FS est divisé en cases distance. L'une de ces cases distance de rang i référencée CDi, est illustrée la figure 1. Une case distance est une cellule d'analyse élémentaire en trois dimensions. La réponse de l'environnement à l'émission du signal radar est étudié pour chaque case distance CDi. Le nombre de cases distance augmente ou diminue en fonction de la résolution du radar utilisé. La distance entre l'antenne radar de l'avion AV et l'intersection de la case distance CDi avec le sol est notée r;. On appellera par la suite la distance r; : distance entre l'antenne radar et la cellule distance CDi. L'angle de gisement en rapport avec la case distance CDi considérée est noté 9. On rappelle que l'angle de gisement est l'angle formé entre l'axe de l'avion et le faisceau, dans le plan horizontal. La figure 2 représente le même avion AV mais vu de coté. Les élérnents en commun entre les deux figures 1 et 2 conservent les mêmes références. L'angle d'élévation pour la zone de sol incorporée au sein de la case distance CDi est noté (pi. On rappelle que l'angle d'élévation (ou angle de site) est l'angle formé entre l'horizon et le faisceau radar FS (dans un plan horizontal). De façon simplifiée, l'invention est basée sur des mesures de 5 l'angle d'élévation du faisceau à partir d'un profil vertical de la puissance des échos renvoyés. La prise en compte d'au moins deux séries mesures permet de s'affranchir de la hauteur de l'avion classiquement délivré par un altimètre embarqué à nord de l'avion. 10 Un mode de mise en oeuvre de l'invention est décrit plus précisément sur les figures 3 et 4. Comme indiqué ci-avant, le mode de mise en oeuvre considéré est basé sur deux séries mesures. Le nombre de deux séries mesures est donné à titre d'exemple. 15 Le mesures effectuées impliquent différents paramètres illustrés sur la figure 3. Une première série de mesures est effectuée pour une case distance située à une distance ri de l'antenne radar, de façon à déterminer un premier angle d'élévation. Le sol est à cet endroit à une hauteur hs,. 20 L'angle d'élévation faussé pour lequel sont renvoyés des échos de sol est noté cp,+Acp, Ag) étant l'erreur de l'angle d'élévation que l'on cherche à compenser. Une deuxième série de mesures est effectuée pour une case distance située à une distance r2 de l'antenne radar, de façon à déterminer 25 un deuxième angle d'élévation. Le sol est à cet endroit à une hauteur hs2. L'angle d'élévation faussé pour lequel sont renvoyés des échos de sol est noté cp2+Acp. L'altitude de l'avion AV est notée havion. Pour déterminer, l'erreur de l'angle d'élévation sans utiliser une valeur soit disant précise de l'altitude 30 de l'avion délivrée par un capteur embarqué, on considère le système d'équation ci-dessous : J ha,.;0ä û hs, + h,,, = r, sin(y), û 040) ha,;0ä û hs2 + 11,2 = r2 sinGp2 û 4') où: hcl et hc2 sont les valeurs de la courbure de la terre respectivement associées aux distances r, et r2, et hs1 et hs2 sont les valeurs de la hauteur du sol, respectivement associées aux distances r, et r2. La différence des deux équations du système ci-dessus donne l'erreur de pointage en élévation 4cp. En considérant que Aq est petit, il vient en faisant un développement limité : r, sin(çp,)ûr2 sin(~p,)û(h,, ûhs,)+(hc2 ûhs2) 4~p = (1)• r, cos(q),) ù r2 cos(rp2 ) Différentes méthodes de calcul numériques permettent alors de déterminer 4cp, une fois les valeurs des différentes grandeurs de l'équation (1) connues. Ces méthodes seront décrites plus en détail ci-après. La figure 4 détaille les différentes étapes d'un mode de mise en oeuvre selon l'invention. Tout d'abord, les échos retournés sont reçus par l'antenne radar, et échantillonnés. On note que l'échantillonnage peut être un 20 sui-échantillonnage pour pallier une éventuelle faiblesse de résolution anculaire. Deux séries de mesures de la puissance des échos renvoyés sont alors réalisées 1, chaque série étant associée à une case-distance dor née. Les mesures sont fonction de l'angle de pointage de l'antenne radar. 25 Puis dans cet exemple a lieu une première étape 10 de prétrai':ement des données. On souligne que cette étape est optionnelle. Les données en question sont les profils verticaux de la puissance des échos renvoyés suite à l'émission de signaux radars. Chaque profil 10 15 vertical est élaboré à partie d'une des séries de mesures précitées. Les caractéristiques d'un profil vertical seront décrites plus en détail ci-après. Plus précisément, la première étape 10 peut comprendre une corr pensation des migrations distance lorsque cela est nécessaire. En d'autres termes, on compense pour chaque mesure, le fait que l'avion se déplace au cours de la réception des données. Cette étape de pré-traitement 10 peut également comprendre un alignement des données de façon que chaque profil vertical mesuré corresponde à la même zone géographique du sol. L'étape de pré-traitement 10 peut ne pas être nécessaire dans le cas où une antenne radar de type à balayage électronique vertical, est utilisée. Celle-ci permet d'obtenir une coupe verticale beaucoup plus rapidement qu'une antenne radar à balayage mécanique, et limiter ainsi les effe.:s de migration distance. Les données sont ensuite sélectionnées au cours d'une deuxième étape 20. Plus précisément, cette étape 20 comprend une sélection rapide des données en fonction de leur rapport signal à bruit thermique couramment appelé RSB. Si ce rapport est supérieur à un seuil appelé seuil_RSB, la donnée est exploitable et donc conservée pour la suite du traitement. A l'inverse, les données jugées peu fiables (noyées dans le bruit thermique par exemple) sont écartées de la suite du traitement. Le seuil seuil_RSB est déterminé de mar ière analytique en fonction de la probabilité de fausse alarme souhaitée et du nombre d'échantillons issus de la deuxième étape. Il peut par ailleurs (comme les autres seuils mentionnés dans cette demande de brevet) être adapté suivant des variables contextuelles (zone géographique, saison, altitude de l'avion, ...). Un autre critère de sélection est la distance de la case distance 30 avec l'antenne radar. Si celle-ci est supérieure à un seuil prédéterminé référencé seuil distance, les données associées à la case distance considérée sont rejetées. Trois étapes sont ensuite exécutées en parallèle pour au moins deux séries de mesures. Dans cet exemple, l'angle de balayage est l'angle de gisement. L'angle de pointage est l'angle d'élévation. Mais il est possible d'inverser les deux angles. Toutefois, cette configuration permet d'avoir des mesures beaucoup plus précises que la configuration inverse. Une étape 30 comprend la mesure de l'angle d'élévation (pi ass,Dcié à l'intersection entre le sol et la case distance CDi. Cette dernière est définie par les paramètres (r;,6;), qui sont respectivement la distance entre l'antenne radar et la case distance en question, et l'angle de gisement de l'antenne radar lorsqu'elle pointe vers la case distance CDi. Pour mesurer l'angle d'élévation (pi associé à l'intersection entre le sol et la case distance CDi, on détermine au sein du profil vertical de la puissance des échos reçus correspondant, la portion de la puissance due aux échos de sol. La valeur de l'angle d'élévation associé à cette portion est l'angle d'élévation (pi recherché. On entend par profil vertical de puissance une représentation de la variation de la puissance reçue et mesurée par l'antenne radar d'un aén)porteur, en fonction de l'angle d'élévation du faisceau de l'antenne radar. Aut-ement dit, un profil vertical de puissance est réalisé pour couple angle de gisement/case distance donné, et chaque mesure correspond à un angle d'élévation du faisceau de l'antenne radar. La figure 5 illustre un exemple de profil vertical. Sur chacun des trois schémas, respectivement A, B et C, l'angle d'élévation du faisceau de l'antenne radar, respectivement (PA, (PB et cpc varie. Pour une case distance CD donnée, la valeur de la puissance renvoyée par l'environnement est fonction de l'angle d'élévation. Le maximum de puissance du profil vertical correspond aux échos renvoyés par le sol (angle (PB). En l'absence de tout phénomène météorologique, le profil vertical de puissance élaboré possède la forme du diagramme de l'antenne radar. La puissance reçue est alors principalement due aux échos renvoyés par le sol, dits échos de sol. La figure 6a illustre le cas où le faisceau radar FS de l'avion AV rencontre un nuage NU. Dans ce cas, le profil vertical mesuré PM, (ici pour la case distance CD), possède une forme approximativement telle que celle représentée sur la courbe en pointillé de la figure 6b. La portion réalisée en trait plein représente la portion de la puissance reçue due aux échos de sol. De préférence, chaque profil vertical est formé à l'aide d'au moins d'une série de deux voire trois mesure distinctes. On se réfère à présent à la figure 7 qui illustre plus en détail l'étape de mesure de l'angle d'élévation (pi, du faisceau radar, lorsqu'il est dirigé vers l'intersection d'une case distance CDi et le sol, 30. Pour ce faire, un but de l'étape 30 est de déterminer sur le profil vertical de puissance traité, le maximum de puissance de la portion du profil correspondant à la puissance des échos de sol ; la valeur de l'angle d'élévation associée à ce maximum correspondant alors à l'angle d'élévation (pi recherché. La mesure de l'angle d'élévation (pi met en oeuvre un profil vertical synthétique des échos de sol mémorisé. Ce profil vertical synthétique correspond à la puissance des échos réfléchis uniquement par le sol, suite à l'émission d'un signal radar. La forme du profil vertical des échos de sol correspond sensiblement à la forme du diagramme d'antenne de l'antenne radar, avec une forme parabolique. Par exemple, le profil vertical synthétique peut être élaboré lors de la ,conception du radar et mémorisé en dur au sein d'une mémoire embarquée. De préférence, le profil vertical synthétique est normalisé de façon que seule sa forme soit considérée dans la suite du traitement. On se réfère à la figure 7 qui illustre plus en détail un mode de mise en oeuvre de l'étape 30. On considère une case distance de rang i, CD; réfÉ rencée par la distance r; et l'angle de gisement O. Au cours d'une première étape 300, élabore donc un profil vertical de puissance pour la case distance traitée CDi, 300. Puis on superpose le profil synthétique mémorisé au profil vertical élaboré pour la case distance CDi, 301. Cette superposition 301 est illustrée plus précisément sur la figure 8. Cette figure représente le profil vertical de puissance élaboré à partir d'une série de mesure PM (en trait pointillé) de la case distance CDi, en cours de traitement. Les croix situées sur l'axe de l'élévation correspondent aux différents échantillons réalisés. Sur cette figure 8, la superposition n'est effectuée que sur la prernière partie du profil vertical mesuré, par exemple pour les N premiers échantillons (N étant un entier). En effet, les échos de sols correspondant aux angles d'élévation dirigés vers les zones les plus basses, il est avantageux de se limiter à la partie basse du profil. Par conséquent, les échantillons situés à droite du seuil SM (partie hachurée) ne sont pas considérés. On note que dans le cas où un nombre insuffisant de mesures est disponible, les inventeurs ont observé qu'il est possible d'appliquer la prernière méthode sur l'ensemble du profil mesuré. On superpose alors sur la partie basse du profil, le profil vertical synthétique mémorisé PS. Sur cet exemple, seules deux positions possibles du profil synthétique par rapport au profil mesuré PM sont représentées (coi rbe 1 et courbe 2). Une fois les deux profils superposés, on calcule l'erreur existant 25 entre eux, étape 302, figure 7. Cette erreur est symbolisée par des flèches verticales sur la figure 8 (courbe 2). De préférence, l'erreur est calculée en décibels de façon que chaque valeur d'angle d'élévation ait le même poids. Ces étapes 300 et 302 sont répétées pour chaque valeur d'angle 30 d'élévation conservée du profil vertical de puissance élaboré PM. Une fois les erreurs calculées, on détermine l'erreur minimale 303 par l'ensemble des erreurs calculées, par exemple à l'aide des moindres carrés. Sur la figure 8, l'erreur est minimale lorsque le profil vertical de puissance synthétique PS est à la position de la courbe 2, c'est-à-dire lorsque le maximum du profil synthétique PS correspond au maximum de la port on conservée du profil vertical élaboré, PM. Autrement dit, il vient : çpo = argmin{e(çoo)} = arg min Pnesuré (J) ù P synthétique (J ÇPo ) où : -çpo est la valeur de l'angle d'élévation pour laquelle l'erreur est minimale ; - e est l'erreur calculée pour la valeur d'angle d'élévation 00 , - N est le nombre d'échantillons conservés, - j est le rang de l'échantillon traité, - Pmesuré(j) est la puissance du profil vertical mesuré traité pour l'échantillon de rang j, et - Psynthétique(j) est la puissance du profil vertical synthétique pour 20 l'échantillon de rang j. Lorsque le profil vertical synthétique est à cette position, cela signifie que la partie correspondante du profil vertical mesuré correspond à la puissance des échos de sol. L'angle d'élévation correspondant 00 est l'angle d'élévation recherché (pi, c'est-à-dire l'angle du faisceau radar visant la case 25 distance CDi au niveau du sol, 304. Parallèlement à l'étape de mesure 30 de l'angle d'élévation du faisceau radar, est évaluée une valeur fonction de la courbure de la terre hci pour la case distance CDi (ri,8i), étape 40. Les différentes grandeurs mises en jeu dans cette évaluation 40 sont représentées sur le croquis de la figure 9, pour un avion AV évoluant à une hauteur havion . Sont représentées : - r; qui est la distance entre l'antenne radar est la case distance 5 traitée CDi, au niveau du sol, - (pi qui est l'angle d'élévation de l'antenne radar visant l'intersection entre le sol et pour la case distance CDi, - P qui est le point d'intersection entre la terre (symbolisée par l'arc de cercle retourné) et la verticale passant par le point de coordonnée 10 (r;,(p ), et - RT qui est le rayon terrestre. Le théorème de Pythagore permet d'écrire : (R, �(r cosço1)2 = RT. Il vient alors : ha =R,- -\/Rr -(ricosv;)2. On note que le rayon terrestre considéré ici est le rayon 20 radioélectrique. Enfin, au cours d'une troisième étape 50 exécutée en parallèle pour une case distance CDi, on estime la hauteur du sol hs;. L'estimation de la hauteur hs; du sol peut être faite par l'utilisation d'un modèle numérique du terrain, couramment appelé MNT par l'homme du 25 métier, 51. II faut tout d'abord référencer géographiquement la position de la case distance analysée CDi. La latitude, la longitude et le cap de l'aéroporteur sont alors utilisées pour trouver la latitude et la longitude de la case distance considérée CDi en fonction de sa distance r; et de son 30 gisement e;. 15 Pour cela, un changement de coordonnées du repère sphérique, lié au radar, vers le repère géocentrique terrestre, est effectué. Une valeur approchée de l'altitude est utilisée ici. Le fait que cette valeur soit peu précise ne diminue pas la précision de l'invention (à titre d'exemple, une erreur de 1000 mètres sur l'altitude entraîne seulement une erreur de l'ordre du millième de degrés en latitude/longitude i.e. de l'ordre de la centaine de mètres) compte tenu des angles d'incidence considérés. Une fois la position géographique calculée, la hauteur du sol correspondante est lue dans le modèle numérique de terrain. Pour obtenir la hau.:eur du sol hs; comme définie sur la figure 9, la formule suivante est utilisée : h = hsi.;4IVT s. cos a;r cos ~p avec Bina; = R,. Cette formule est basée sur une approximation, compte tenu de l'hypothèse que la distance r; est petite devant le rayon terrestre RT. Si aucun modèle numérique de terrain n'est disponible, ou pour éviter d'éventuelles erreurs de positionnement en latitude, longitude et cap du radar, l'homme du métier saura obtenir une estimation de la hauteur du sol hs; à partir de la valeur de l'angle d'élévation (pi mesurée au cours de l'étape 30. Une fois les étapes 20, 40 et éventuellement 50 réalisées, a lieu une étape de sélection des points candidats, 60. Cette sélection comprend par exemple une exclusion des valeurs d'argle d'élévation c)j témoignant non pas d'un écho de sol, mais un écho météorologique. Pour ce faire, sont rejetés les valeurs d'angles d'élévation trop grandes, qui correspondent à des hauteurs trop élevées pour être du sol (l'altitude barométrique de l'aéroporteur peur être utilisée pour cette sélection, pour laquelle seule une valeur approchée est suffisante). Par ailleurs, dans le cas où l'étape 50 n'est pas réalisée, sont conservés les points correspondant à une zone de hauteur relativement constante du sol. En effet, comme on le remarque dans l'équation suivante : r. sin((pi) ù r+L sin((p,.+L) ù (hci ù hsi) + (hci+L ù hsi+L ) A~' ri cos(q1) ù ri+L cos((Qi+L) avec L une grandeur correspondant à un écart défini plus en détail plus tard, les termes hs1 et hs2 s'annulent dans ce cas. Dans le cas où l'étape 50 est réalisée, i lest possible de considérer tous les points du sol quelque soit leur hauteur, étant donné que celle-ci est connu avec précision grâce au modèle numérique du terrain (MNT). Enfin, dans le cas où la hauteur du sol est estimée à l'aide de la valeur de l'angle d'élévation (pi, l'étape de sélection 60 comprend en outre une exclusion des valeurs associées à une hauteur de seuil supérieur à un seuil prédéterminé. Les étapes 30, 40, 50 et 60 sont réitérées pour au moins une autre série de mesures, c'est-à-dire pour une autre case distance. A l'issue de l'étape de sélection 60, sont délivrés respectivement pour chaque case distance traitée (ici M ; M étant un entier), une carte des anç les d'élévation (pi estimés, et une carte des valeurs fonction de courbure du :sol hc; et de la hauteur du sol hs;. La carte des angles d'élévation (pi est soumise à un lissage spatial, étape 70. à l'aide d'une post-intégration spatiale de la carte des angles d'élévation (pi estimés. Une fois le lissage spatial effectué, on calcule l'erreur de l'angle d'élévation Api à l'instant t considéré, étape 80. Différentes méthodes de calcul peuvent être utilisées, deux d'entre elles étant présentées ci-dessous. L'erreur d'angle d'élévation estimée A0, dans le cas de la première méthode proposée, est donnée comme étant égale à la moyenne deE échantillons résultants : 15 20 1 1 r,. sin(Coi) ù r+L sin(Coi+L) ù (hci ù hsi) + (hci+L ù hsi-L ) M i=1....11~~~ M i=1...a9 r, cos(Cpi) ù ri+L COs(COj+L) Avec : ACoi = r sin(Cpi) ù r+L sin(Coi+L) ù (h.i ù hsi) + (hci+L hs,,L ) r, cos(Co,) ù r.+L cos(Cpi+L ) où L est choisi tel que l'écart entre deux angles ip, et Coi+L ne soit pas trop faible. Typiquement des valeurs correspondant à un écart angulaire d'au moins de 1 à 2 degrés est utilisé. De plus, la méthode permet également de fournir une estimation de I altitude de l'avion ha,.;oä telle que : = l r sin(gpi ù Aço) + hs; ù h; K K La seconde méthode est basée sur les moindres carrés. On considère également ici que l'erreur à estimer Api est faible. L'équation précitée : h,,.io,, ù hs1 + hc, = r1 sin(Cp1 ù Aço) ù hs2 + hc1 = r2 sin(92 ù ACp)' est alors développée telle que pour une case distance située à une distance ri de l'antenne radar, on ait : ha,.ton + ACp r, cos Coi = ri sin (pi + hsi ù hd, pour i =1...M. L'estimée de l'erreur de pointage et l'altitude obtenue aux instants précédents 90 sont délivrés au cours de l'étape de calcul 80. Ce système de M équations à deux inconnues havion et Api tient compte de l'ensemble des mesures faites en pour un angle de gisement donné, mais aussi au cours du déplacement de l'avion. Il peut alors se mettre sous forme matricielle telle que : Hx = y, avec : r. cos Cp; H= \1 r+,t, cos ~P;+M ( r sin9; +hs; ù \r+il Sin Y0i+11 + hsi+tf ù hci+tl / x= (havion \ \49i ) Y= La solution 81 de ce système d'équations au sens des moindres carrés est donnée par : zù(HTH) 'HTy. Cette deuxième méthode a pour avantage d'être particulièrement peu coûteuse en temps de calcul, étant donné que seule une matrice � 2*2 � doit être inversée, et deux multiplications de vecteurs sont à effectuer. De plus, la solution tient compte directement de toutes les mesures, et non des deux seule dernière mesures, comme la première méthode. De la même manière que la première méthode proposée, les doniées candidates devront être correctement sélectionnées pour que la mat-ice à inverser soit bien conditionnée. Toutefois des méthodes de régularisation peuvent être employées dans le cas de systèmes mal conditionnés. Par ailleurs, si le nombre de série de mesure n'est pas suffisant pour estimer correctement l'erreur de l'angle de pointage, aucune valeur d'erreur estimée n'est donnée en sortie de la méthode. En outre, afin de fournir une confiance sur l'estimation de l'erreur de pointage, la variance des échantillons 81 est utilisée. Si cette variance dépasse un certain seuil, alors la compensation de l'erreur de pointage A (f) n'est pas possible. Enfin, l'étape de calcul 80 peut comprendre une intégration temporelle qui tient compte du fait que l'erreur de pointage Arp à estimer peut être variable au cours du temps. L'intégration temporelle se fera donc sur un temps suffisamment court. Si l'erreur de pointage à estimer 4cp est périodique, une méthode adaptative peut être mise en oeuvre pour déterminer la période. L'intégration temporelle se fera ainsi sur une fraction de la période estimée. La valeur estimée de l'erreur de pointage Acp ainsi produite peut être envoyée vers le contrôleur de l'antenne ou vers d'autres algorithmes pour être compensée, étape 100 On se réfère à présent à la figure 10, illustrant un mode de réalisation d'un dispositif DIS selon l'invention, apte à mettre en oeuvre un procédé selon l'invention, par exemple le mode de mise en oeuvre décrit ci-dessus. Sur cet exemple, le dispositif DIS est incorporé au sein d'un récepteur REC, par exemple de type radar. Le dispositif DIS est de 15 préférence réalisé de façon logicielle. II comprend un moyen de correction MCOR de l'erreur de pointage couplé à un moyen d'évaluation de celle-ci MEV. Plus précisément, le moyen d'évaluation MEV comporte une antenne ANT apte à recevoir les échos renvoyés et pour un angle de 20 balayage donné, et à effectuer à une série de deux mesures de la puissance de ces échos renvoyés suite à l'émission de signaux radar. On note que pour un angle de balayage donné, l'antenne ANT effectue au moins deux séries de rnesures pour différentes angles de pointage (ici au moins deux valeurs différentes de l'angle de pointage). 25 L'antenne ANT est couplée à un filtre passe-bande FPB de façon à sélectionner une bande de fréquence. La sortie du filtre passe-bande FPB est reliée à un moyen de mesure MMES apte à réaliser au moins deux séries de mesures de la puissance des échos renvoyés et reçu par l'antenne radar ANT, chaque série 30 étant associée à une case distance données, les mesures étant fonction de l'angle de pointage de l'antenne radar. La sortie du moyen de mesure MMES est reliée à un moyen d'al gnement MAL apte à aligner les données reçues. Un moyen de sélection MSEL1 effectue alors une sélection des données valides (par exemple ayant un rapport signal à bruit supérieur à un 5 seu I donné, ou encore associées à une case distance suffisamment proche de I antenne radar). La sortie du moyen de sélection MSEL1 est couplée à un moyen d'élaboration de profils verticaux MEL à partir des séries de mesures de puissance des échos reçus, faites pour un angle de balayage donné, en 10 fonction de l'angle de pointage. Un autre moyen de mesure MMA est alors apte à mesurer l'angle de pointage lié aux échos de sol pour chaque profil vertical correspondant. La sortie du moyen de sélection MSEL1 est également couplée à un moyen d'estimation de la hauteur du sol MEC et à un moyen d'évaluation 15 de la hauteur du sol MEH. Ce dernier est couplé à une mémoire MEMA (qui peut être la même que la mémoire MEMB), de façon à recevoir un modèle numérique de terre in mémorisé. En variante, la hauteur du sol peut être directement évaluée au 20 sein de l'autre moyen de mesure AMM, à partir de chaque angle de pointage mesjré pour les échos de sol. Un autre moyen de sélection MSEL2 est apte à sélectionner les données valides, c'est-à-dire : - des angles d'élévation effectivement liés à des échos de sol et 25 non des phénomènes météorologiques. ou encore - des zones de sol ayant une hauteur relativement constante à une erreur près. Un moyen de post-intégration MPOST effectue un lissage spatial sur las valeurs d'angle d'élévation après sélection des données par l'autre 30 moyen de sélection MSEL2. Enfin un moyen de calcul MCAL est apte à calculer l'erreur de pointage pour l'instant t considéré, à l'aide notamment des résultats des instants précédents, mémorisés au sein d'une mémoire MEMC. Le moyen de calcul MCAL est apte à mettre en oeuvre l'une des 5 deux méthodes de calcul décrites ci-avant. L'erreur de pointage calculée A0 est alors transmise au moyen de correction MCOR de façon à compenser cette erreur. La figure 11 illustre quant à elle un mode de réalisation de l'autre moyen de mesure AMM. 10 Celui-ci comprend un sous-moyen d'élaboration SMEL d'un profil vertical synthétique de la puissance des échos renvoyés par le sol seulement et un sous-moyen de traitement apte pour chaque profil vertical mesuré : • à superposer le profil vertical synthétique au profil vertical mesuré considéré, pour différentes valeurs de l'angle de balayage, 15 • à calculer l'erreur existant entre le profil vertical mesuré et le profil vertical synthétique, pour chaque valeur de l'angle de balayage considérée, • à sélectionner la valeur de l'angle de pointage pour laquelle l'erreur calculée est minimale. 20 25 REVENDICATIONS1- Procédé de traitement de signaux d'un radar aéroporté comprenant une correction de l'angle de pointage erroné du faisceau radar, comprenant une évaluation de ladite erreur de l'angle de pointage pour une hauteur constante de l'aéroporteur, caractérisé par le fait qu'elle comporte pour un angle de balayage donné : - la réalisation (1) d'au moins deux séries de mesures de la puissance des échos renvoyés suite à l'émission de signaux radar, chaque série étant associée à une case-distance donnée, les mesures étant fonction de l'angle de pointage de l'antenne radar, - une élaboration d'un profil vertical de la puissance des échos retournés pour chaque série de mesures (300), puis - à partir de chaque profil vertical, une mesure (302) de l'angle pointage correspondant à une puissance des échos renvoyée par le sol uniquement, et -un calcul de ladite erreur de l'angle de pointage à partir des angles de pointage mesurés (80). 2-Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'évaluation de l'erreur de l'angle de pointage est réalisée de manière dynamique. 3-Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel pour une case distance donnée, le calcul de ladite erreur de l'angle de pointage est en outre fonction de la courbure de la terre, évaluée à partir de l'angle de pointage mesuré et de la hauteur du sol estimée (hs;). 4- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la hauteur du sol est estimée à l'aide d'un modèle numérique de terrain (51). 5- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'évaluation de l'erreur de l'angle de pointage comprend après chaque étapede calcul, une exclusion des valeurs d'angle de pointage mesurées signalant la présence d'échos météorologiques (60). 6- Procédé selon la revendication 3, dans lequel pour une case distance donnée, une hauteur du sol (hs1) est estimée directement à partir de 5 l'angle de pointage mesuré correspondant. 7- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'évaluation de l'erreur de l'angle de pointage comprend après chaque étape de calcul : une exclusion des valeurs d'angle de pointage signalant la 10 présence d'échos météorologiques (60), - une sélection des valeurs de hauteur du sol correspondant à une hauteur de sol constante à une erreur près et dont les valeurs sont inférieures à un seuil donné (60). 8- Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans 15 lequel ladite mesure de l'angle de pointage pour lequel sont renvoyés des échos de sols, comprend une élaboration d'un profil vertical synthétique de la puissance des échos renvoyés par le sol seulement, et pour chaque profil verlical mesuré : • une superposition (301) du profil vertical synthétique au profil 20 verlical de puissance élaboré considéré, et cela pour différentes valeurs de l'angle de pointage, • un calcul de l'erreur (302) existant entre le profil vertical de puissance élaboré et le profil vertical synthétique, pour chaque valeur de l'angle de pointage considérée, et 25 • une sélection de la valeur de l'angle de pointage pour laquelle l'erreur calculée est minimale (303), ladite valeur sélectionnée correspondant à l'angle de pointage pour lequel sont renvoyés des échos de sols (304). 9- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ladite confrontation n'est effectuée que pour certains points du profil vertical 30 élaboré, correspondant à des valeurs de l'angle de pointage inférieures à un seuil donné. 10-Procédé selon la revendication 8, dans lequel ladite corfrontation est effectuée pour l'ensemble des points du profil vertical mesuré, si le nombre de points du profil vertical mesuré est inférieur à un seuil donné. 11- Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le calcul de l'erreur de l'angle de pointage est basé sur l'expression suivante : Yi sin(gpi) ù ri+L s1n((pi+L ) ù (hci ù hsi) + (hci+L ù hsi+L ) r cos(Cpi) ù ri+L cos((pi+L ) où: Ac); est l'erreur de l'angle de pointage du faisceau radar évaluée à l'instant t, r; et r;+L sont les distances respectivement entre l'antenne radar et les deux cases distance considérées au niveau du sol, (pi et cp;+L sont les deux angles de pointage, respectivement associés aux distances r; et r;+L, hs; et hs;+L sont les valeurs de la hauteur sol respectivement situées aux distances r; et r;+L, et hc; et hc;+L traduisent des valeurs induites par la courbure de la terre, respectivement associées aux distances r; et r;+L. 12- Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le calcul de l'erreur de l'angle de pointage est basé sur l'expression suivante : ó=(HTH)-'HTv,avec où havion est l'altitude de l'aéroporteur et Acp est l'erreur de l'angle de balayage du faisceau radar,-1 r, cos q, - H= , où M est le nombre de mesures de la 1 rm cos 99 1 puissance des échos renvoyés effectuées, r, ... rM sont les distances entre l'antenne radar et chacune des M cases distance considérées au niveau du sol, et (p, ... (pM sont les M angles de pointage respectivement associés aux distances r, rM, et r, sinçp,+ hc, V= , où hs1 ... hs2 sont les valeurs de la sinçp m+hsn, ù hM hauteur sol respectivement associées aux distances r, ... rM, et hc1 ... hcM traduisent les valeurs de la courbure de la terre, respectivement associées aux distances r1 ... rM. 13- Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'angle de pointage est l'angle d'élévation et l'angle de balayage est l'angle de gisement. 14-Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans 15 leq ael chaque série de mesure comprend au moins trois mesures. 15-Dispositif de traitement de signaux d'un radar aéroporté coriprenant un moyen de correction de l'angle de pointage erroné du faisceau radar, et un moyen d'évaluation de ladite erreur de l'angle de poi stage pour une hauteur constante de l'aéroporteur, caractérisé par le fait 20 qu'il comprend : - un moyen de mesure (MMES) apte à réaliser au moins deux séries de mesures de la puissance des échos renvoyés suite à l'émission de 27 10signaux radar, chaque série étant associée à une case distance donnée, les mesures étant fonction de l'angle de pointage de l'antenne radar, - un moyen d'élaboration (MEL) apte à élaborer un profil vertical de puissance des échos retournés pour chaque série de mesures, -un autre moyen de mesure (AMM) apte à partir de chaque profil vertical à mesurer l'angle de pointage correspondant à une puissance des échos renvoyés par le sol uniquement, et -un moyen de calcul (MACL) apte à calculer ladite erreur de l'angle de pointage à partir desdits angles de pointage mesurés. 16- Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l'autre moyen de mesure comprend un sous-moyen d'élaboration (SMEL) d'un profil vertical synthétique de la puissance des échos renvoyés par le sol seulement et un sous-moyen de traitement (SMT) apte pour chaque profil vertical élaboré : • à superposer le profil vertical synthétique au profil vertical élaboré considéré, pour différentes valeurs de l'angle de pointage, • à calculer l'erreur existant entre le profil vertical élaboré et le profil vertical synthétique, pour chaque valeur de l'angle de pointage considérée, • à sélectionner la valeur de l'angle de pointage pour laquelle l'erreur calculée est minimale. 17- Récepteur (REC) de type radar incorporant un dispositif selon l'une des revendications 15 à 16.