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Procédé et dis-positif de détection de navires en mer ä l'aide d'un radar La présente invention est relative aux radars et notamment aux radars aéroportés destinés à la détection et ä la poursuite de navires en mer. Elle peut etre utilisée ä bord d'avions ou de missiles.
On sait que les missiles mer-mer (et/ou air-mer) destinés ä l'attaque des navires en surface sont équipés d'autodirecteurs radar qui leur permettent de se guider automatiquement sur la cible. Un moyen classique de contre-mesure ä l'encontre de tels autodirecteurs consiste ä émettre des leurres tels que des chaffs, petits filaments réfléchissants dont la longueur est égale ä la moitié de la longueur d'onde du radar. Ces chaffs forment autant de petits dipoles qui, frappés par les ondes du radar, rétrodiffusent une énergie susceptible d'etre captée par celui-ci. Dans la pratique, ces chaffs sont projetés en nombre élevé dans l'atmosphere environnant un navire.
Ils constituent alors, pour un radar adverse, autant de cibles apparentes parmi lesquelles il est difficile, sinon impossible, de distinguer le navire constituant la cible.
L'invention vise un procédé et un dispositif de contrecontre-mesure destinés ä permettre de distinguer un navire formant la cible réelle d'un radar de réflecteurs ou
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générateurs d'echos tels que des chaffs destinés ä le leurrer.
A cet effet, l'invention a notamment pour objet un procédé de détection de navires en mer ä l'aide d'un radar émettant des ondes polarisées suivant un diagramme déterminé, caractérisé en ce qu'on analyse les modifications du diagramme de polarisation des échos recueillis par le radar par rapport aux ondes émises pour distinguer les échos transmis par un navire de ceux qui sont diffusés par des leurres tels que des chaffs.
L'invention est basée sur l'observation imprévue, ä la suite de mesures effectuées par le Demandeur, que les ondes réfléchies par des navires ä la surface de la mer en réponse ä des signaux radar polarisés, étaient très sensiblement moins dépolarisées que les échos renvoyés par des chaffs en réponse aux memes signaux. On a constaté, lorsque des chaffs sont irradiés par exemple ä l'aide d'une onde polarisée rectilignement dans une direction donnée, que les échos rétrodiffusés par ces chaffs contenaient une forte proportion d'énergie polarisée dans la direction orthogonale.
C'est ainsi que si le radar est équipé d'une antenne bipolarisation, on peut obtenir, en provenance de ces chaffs, des échos suffisants pour permettre au radar de les détecter de facon parfaitement normale en exploitant les seules ondes captées dans la direction de polarisation orthogonale ä la direction d'émission. En revanche, les mêmes essais ont montré que l'energie réfléchie par des réflecteurs tels que des navires comprenant des plaques relativement planes et lisses, avec un nombre d'arêtes ou de points anguleux relativement limité, possédait une composante de polarisation dans la direction orthogonale ä celle de l'emission sensiblement inférieure ä celle mesurée sur les mêmes réflecteurs dans la direction de polarisation de l'emission.
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On peut mettre en application ces constatations en émettant ä l'aide d'un radar des ondes polarisées rectilignement dans une direction et en équipant celui-ci d'une antenne bipolarisation. L'énergie des signaux captés dans les deux directions de polarisation est comparée, par exemple en produisant un signal fonction du rapport de ces énergies.
On vérifie effectivement que ce rapport, qui reflète le degré de dépolarisation des échos captés par rapport aux ondes émises, fournissait un critère de distinction très efficace des échos retransmis par des navires de surface et des échos en provenance de leurres. Il est notamment possible de déterminer un seuil pour un tel rapport au-delà duquel la dépolarisation est telle que les échos correspon. dants ne sauraient provenir d'un navire de surface. On préfère en outre ne retenir comme susceptibles de correspondre ä des navires que les échos pour lesquels le rapport des énergies captéesdans les deux directions de polarisation est compris dans une fourchette prédéterminée.
La mise en pratique de ce procédé est facilitée lorsqu'on effectue le tri entre les cibles sur la base, non pas d'une seule mesure de la dépolarisation, mais de plusieurs mesures successives. A cet égard, lorsqu'on utilise un radar ä impulsions, il est judicieux d'effectuer une analyse statistique de la dépolarisation des échos reçus en réponse à des impulsions successives emisesdans une direction ou dans un secteur angulaire déterminé.
On a constaté en outre que l'on pouvait améliorer d'une façon considérable la fiabilité et la rapidité de la sélection opérée par le procédé qui vient d'être indiqué lorsqu'on utilisait un radar ä agilité de fréquence. On sait que, dans un tel radar, des trains d'impulsions successives sont émis, dont la fréquence porteuse varie d'une impulsion ä l'autre. Il est remarquable qu'on parvienne alors ä distinguer d'une façon statistiquement très sûre les échos en provenance d'un navire de ceux qui résultent
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de chaffs sur un train formé d'un nombre d'impulsions relativement limité dans une direction d'investigation donnée.
Ce résultat s'est avéré particulièrement intéressant dans un dispositif de radar ä antenne balayante dans un champ angulaire donné pour dresser une carte radar des cibles situées dans ce champ au cours de chaque balayage de l'antenne et les caractériser selon qu'elles correspondent ä un navire ou ä un leurre. C'est ainsi que, dans le contexte d'utilisation d'un tel radar sur un missile mer-mer, par exemple, le nombre d'impulsions émises pendant le temps mis par l'antenne pour balayer un secteur angulaire égal à son demi-angle d'ouverture est suffisant pour permet-
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tre, par une analyse statistique convenable du degré de dépolarisation des la classification de ces derniers en temps réel pendant le temps de balayage de ce secteur angulaire.
L'invention vise également un radar équipé de moyens de contre-contre-mesure pour la détection de navires en mer appliquant le procédé qui vient d'être évoqué.
Les explications et la description d'un exemple de réalisation non limitatif sont données ci-après en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 illustre le contexte d'utilisation de l'invention ; la figure 2 est un schéma synoptique de circuits d'un radar mettant en oeuvre l'invention ; la figure 3 est un schéma d'une antenne propre ä etre utilisée dans le cadre de l'invention.
Un missile 10 équipé d'une antenne radar 12 schématiquement représenté dans son nez 14 est lancé au-dessus de
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la surface de la mer 15 en direction d'une flotille comprenant deux bâtiments de surface 16 et 17. L'antenne radar 12 a une ouverture angulaire schématiquement représente par a. Elle balaie en circulaire un secteur d'angle ou champ d'investigation S pendant la phase de détection et éventuellement de façon périodique pendant toute la course du missile 10.
Le radar pouvu de cette antenne fait partie d'un système d'autodirecteur grâce auquel la trajectoire du missile 12 est fonction d'une cible telle que le navire 16. A cet effet, le radar est équipé non seulement de circuits de détection classiques mais également de boucles de poursuite en distance et en vitesse qui peuvent fonctionner selon des principes connus.
Un moyen de contre-mesure efficace pour des navires tels que 16 et 17, pour se défendre de missiles à autodirecteurs radar tels que 10, consiste à émettre des chaffs. Ceux-ci sont en général projetés dans l'atmosphere jusqu'à une altitude d'où ils retombent lentement en pluie dans une zone relativement large autour du navire émetteur. Chacun de ces chaffs, tels que représentés en 20 schématiquement sur la figure 1 aux alentours des navires 16 et 17, fonctionne ä l'egard des ondes émises par l'antenne 12 du radar comme un petit dipole dont la longueur est choisie egale ä la moitié de la longueur d'onde estimée de l'onde électromagnétique mise en oeuvre par le radar adverse.
Les ondes retransmises par chacun de ces chaffs sont captees par l'antenne 12. Elles constituent autant d'echos difficiles ä distinguer pour le radar des échos fournis par des cibles réelles telles que 16 et 17.
On a découvert, cependant, que si l'onde émise par l'an- tenne 12 est polarisée lineairement, les cibles constituées par des bâtiments tels que 16 et 17 ä la surface de la mer tendaient ä produire des échos dont la polarisation était relativement peu modifiée par rapport ä celle des ondes émises .
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Au contraire, chaque chaff a tendance ä produire des échos très fortement dépolarisés par rapport ä la polarisation des ondes incidentes issues de l'antenne lui.
La dépolarisation relativement faible des échos par des cibles telles que des navires est une constatation d'ordre statistique. En particulier, le dgré de dépolarisation des échos envoyés par une cible déterminée peut fluctuer dans le temps, avec des périodes qui peuvent être de l'or- dre de la seconde. Cette constatation s'applique aussi bien ä des cibles productrices d'échos fortement dépolarisés tels que les chaffs qu s à des cibles produisant des échos relativement peu dépolarisés. Or, on a constaté que l'on parvenait ä diminuer l'effet de ces fluctuations lorsque la porteuse des ondes incidentes produites par le radar varie.
En particulier, si le radar utilisé fonctionne par impulsions, il est tout ä fait avantageux de doter celui-ci d'une agilité de fréquence en fonction de laquelle la fréquence porteuse des ondes émises varie d'une impulsion ä la suivante. On a observé en effet que, même si, en raison des fluctuations évoquées ci-dessus, le degré de dépolarisation de l'echo renvoyé par une cible déterminée en réponse ä une impulsion de fréquence fl donnée ne correspond pas au résultat normalement escompté pour une telle cible, le ou les échos suivants captés en réponse ä des impulsions émises ä des fréquences d'émission f2, f3,
f4 différentes de la fréquence fl présentent statistiquement les caractéristiques de dépolarisation normales de cette cible. Ainsi, si les impulsions successives émises ä fréquences différentes par un générateur ä agilité de fréquence se succèdent sous la forme de trains, le degré de dépolarisation mis en évidence ä l'issue de chaque train fournit un reflet fidèle de la nature de la cible dans un espace de temps réduit correspondant ä l'emission de ce train.
En consequence, en utilisant un générateur ä agilité de fréquence, il n'est pas nécessaire d'attendre pour analyser
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avec une certitude suffisante la nature des cibles rencontrées par le faisceau 13 de l'antenne 12 que celle-ci ait balayé plusieurs fois son champ d'investigation 8 pendant une période correspondant au temps de fluctuation normal des échos. Au contraire, en envoyant dans chaque
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secteur angulaire du champ d'investigation ss un 2 train d'impulsions en nombre suffisant, avec l'agilité de fréquence requise, et en traitant les échos recueillis en réponse à ces impulsions, on parvient ä effectuer une détection des chaffs"ä la volée".
La juxtaposition des
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résultats de l'investigation de chaque secteur angulaire CL d'ouverture "2 au cours du balayage total de l'antenne 2 permet de dresser une carte radar correspondante.
Un exemple d'antenne 12 est schématiquement représenté à la figure 3. Elle comprend deux guides d'onde 150 et 151 ä section carrée juxtaposés et qui sont placés dans la zone focale d'un reflecteur parabolique 152, leurs faces antérieures ou émettrices-réceptrices tournées vers ce réflecteur. Ces guides forment une source primaire. Leurs faces postérieures 154 et 155 sont court-circuitées.
Chacun des guides d'onde 150 et 151 formant un cornet est muni d'une double excitation par des guides d'onde plongeurs
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respectivement Vl et V2 pour la polarisation verticale des ondes transmises par les cornets 150 et 151 et pour leur polarisation horizontale. A l'une de leurs
Hextrémités ces plongeurs pénètrent perpendiculairement ä la surface latérale des cornets de section carrée 150 et 151 dans des directions respectivement verticale et horizontale en fonction du sens de polarisation choisi. Les extrémités opposées des guides d'onde plongeurs VI et V2 sont réunies, de façon connue, par des guides d'onde 156 et 157 ä un coupleur 158. Une voie somme V (e) et une voie différence V (A) (polarisation verticale) sont disponibles à la sortie du coupleur 158.
La voie v (A) est reliée ä un guide d'onde 32. La voie V (e) est reliée
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en réception ä travers un duplexeur 26 ä un guide d'onde 30.
Elle peut recevoir en émission, ä travers le duplexeur 26, les signaux transmis ä ce dernier par l'émetteur 24 sur la liaison 22.
Les plongeurs horizontaux Hl et H2 sont reliés par des guides d'onde 161 et 162 ä un coupleur 163 ä la sortie duquel est présente une voie somme H (E) (polarisation horizontale) reliée ä un guide d'onde 34 ä la sortie de l'antenne proprement dite. On constate ainsi que la voie V (e) fonctionne en émission et en réception tandis que les autres voies fonctionnent en réception seulement.
Si l'on désire une poursuite angulaire non seulement dans un plan horizontal mais également dans un plan perpendiculaire, il est possible d'utiliser, en plus des deux cornets juxtaposés horizontalement 150 et 151, deux autres cornets superposés ä ces derniers.
Les signaux reçus sur les voies 30,32, 34 sont heterodynes respectivement par des mélangeurs 40,42 et 44 alimentés par un oscillateur local commun 45, les sorties 41,43 et 47 des mélangeurs étant connectif à travers des préamplificateurs 46 ä des amplificateurs logarithmiques respectifs 50,52, 54 de sorties respectives 51,53, 55.
Les sorties 51 et 55 sont connectées ä deux entrées respectives 56 et 58 d'un double comparateur 60.
Si l'on appelle V et H respectivement les énergies recueillies sur la voie verticale somme 30 et sur la voie horizontale 34, les signaux de sortie des amplis 50 et 54 peuvent s'exprimer sous la forme : log V et log H.
Le circuit 60 comprend un amplificateur différentiel per-
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mettant. former un signal de la forme k log V et deux u
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comparateurs de seuil ä niveaux respectivement de facon ä produire un signal binaire sur la sortie 61 du circuit 60 lorsque la condition deN. < k log V < N H est vérifiée. Dans ce cas, un signal de niveau 1 ou "vidéo validée" est produit. Dans le cas contraire, un signal de niveau 0 est présent sur la sortie 61. Ce signal est applique sur une entrée 62 d'une porte ET 65.
Le signal log V ä la sortie 51 de l'ampli 50 est un signal dit "vidéo radar" envoyé sur une entrée 64 d'un amplificateur ä seuil 66 qui reçoit sur son autre entrée 67 une tension de seuil Sk. Il produit un signal ä sa sortie 68
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lorsque le signal vidéo radar est supérieur au seuil Sk, j de façon ä éliminer l'influence du bruit. La sortie 68 est connectée ä une deuxième entrée 69 de la porte ET 65.
Cette dernière délivre ä sa sortie 70 un signal chaque fois qu'une énergie de niveau suffisant est détectée dans le plan de polarisation vertical, pour correspondre ä un écho (excitation de la sortie 68 du détecteur de seuil 66) et que la dépolarisation de cet écho par rapport ä l'impulsion de polarisation verticale qui en est ä l'origine reste dans des limites déterminées correspondant par expérience ä un navire.
Les signaux de sortie de la porte ET 65 (niveau 0 ou 1) sont adressés à l'aide d'un dispositif d'adressage et d'incrémentation 102 dans les positions d'une mémoire de comptage 104.
Un dispositif de gestion 100 commandant le fonctionnement du radar et connecté par une liaison bus 105 à l'émetteur à agilité de fréquence 24 commande l'entree d'adressage 101 du dispositif d'adressage 102. Ce dernier comprend un ad-
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ditionneur non représenté pour incrémenter le contenu enregistré dans chaque position de mémoire 106.
1 de la valeur, 0 ou 1, presente ä la sortie 70 de la mémoire ET 65 et replacer le nouveau résultat dans cette position de mémoire.
On suppose que pendant que l'antenne 12 balaie un secteur égal à son demi-angle d'ouverture 7 un train de N=100 impulsions est émis. En fonction veille, l'intervalle temporel entre deux impulsions successives est divisé en m portes, par exemple 1000, de distance. La mémoire 104 contient m positions de mémoire 106. correspondant chacune ä une porte distance. Elles sont adressées en correspondance de la série de portes temporelles suivant l'emission de chaque impulsion sous la commande de l'organe de gestion 100.
A chaque nouvelle impulsion j du train de N impulsions,
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le contenu de la mémoire 106. la porte distance d'ini'' dice i est increment ou non d'. a été détecté dans cette porte de distance ä la suite de l'impulsion j et que la polarisation de cet écho satisfait aux conditions vérifiées par le comparateur 60.
A la fin du train de N impulsions, le circuit de gestion 100 commande la scrutation des contenus des positions de la mémoire 104. Un dispositif de seuil 110 ä la sortie de cette mémoire produit un signal ä sa sortie 111 chaque fois que le nombre n de cas favorables dans la position de mémoire 106i scrutée, (c'est-à-dire le nombre n d'échos successifs recueillis dans la porte distance i présentant des caractéristiques correspondant ä une cible recherchée, parmi le nombre N total d'impul- sions du train) est supérieur ä un seuil déterminé ä l'avance, par exemple R > 300.
Ainsi, ä l'issue de chaN que train de N impulsions, un signal ä la sortie 111 est présent pour chaque porte distance dans laquelle a été détecté un écho de type recherché, c'est-à-dire un écho
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de présence d'un navire. La sortie 111 valide alors l'inscription dans une mémoire de plot 115 de l'existence d'une cible dans la tranche de distance d'indice i, en réponse ä une indication respective de distance sur une liaison 116 en provenance de l'unité de gestion 100.
Ainsi, ä l'issue du train de N impulsions, la mémoire de plot 115 rassemble les indications de présence de p navires dans le secteur angulaire couvert pendant ces 100 impulsions.
L'opération est répétée pour couvrir la totalité du champ d'investigation de l'antenne, en fonction veille.
Bien entendu, le circuit représenté ä la figure 1 pour la détection des plots est très schématique pour les besoins de l'explication. En particulier, on n'a pas fait figurer les mémoires tampons et autres circuits habituels dans les dispositifs de traitement de données pour la réalisation pratique du circuit dont le principe est représenté et décrit.
La forme de traitement des échos en sortie de l'etage ä fréquence intermédiaire peut d'ailleurs faire l'objet de variantes, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
En particulier, il est possible de détecter et de mettre en mémoire les niveaux des échos ä polarisation verticale et les niveaux des échos ä polarisation horizontale pour chacune des portes distance au cours du train de 100 impulsions.
On prévoit alors 2m intégrateurs de signaux pour produire une valeur moyenne de l'energie de polarisation verticale au bout de N impulsions et, de même, pour les échos correspondant aux énergies de polarisation horizontale captées.
A la fin du train de N impulsions le rapport de ces valeurs moyennes est effectué. Si ce rapport se trouve dans une fourchette déterminée, un détecteur de seuil produit un signal indiquant la présence d'un navire dans la porte distance considérée. On peut également former le rapport log X impulsion par impulsion et en faire la moyenne sur les N impulsions pour distinguer la nature des cibles.
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Il est intéressant d'utiliser, notamment dans le premier mode de réalisation qui vient d'être décrit (fig. 2) des amplificateurs logarithmiques 50,52, 54 qui possèdent de façon inhérente une grande dynamique par opposition ä des circuits amplificateurs ä contröle automatique de gain, pour effectuer une normalisation linéaire des échos reçus dans les deux plans de polarisation verticaux et horizontaux. Cette normalisation est effectuée de façon très simple par différence des signaux de sortie des amplis log, afin de produire un signal de vidéo validée impulsion par impulsion. L'existence d'un tel signal, combiné avec le signal de vidéo radar, permet en effet d'utiliser un système d'analyse statistique des echos reçus dans chaque porte de distance pour un train de N impulsions dont la réalisation est très simple.
Il se ramène en effet à essentiellement un dispositif de comptabilisation de cas favorables dans chacune des portes distance.
Les sorties des amplis log 51 et 53 sont également appliquées ä des entrées respectives 84 et 85 d'un circuit de normalisation d'écartométrie 80 délivrant ä sa sortie 81 un signal fonction des valeurs On sait qu'un tel signal est re-
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e présentatif de l'encart angulaire de l'echo reçu à un instant donné par rapport ä l'axe de l'antenne en coordonnées circulaires.
Conformément ä un aspect perfectionné de l'invention, on utilise, en fonction veille, le signal ä la sortie 81
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pour tout écho dont l'encart angulaire par rapport pour e élimerä l'axe de l'antenne est supérieur ä la demi-ouverture de cette antenne. On élimine ainsi tout écho capté dans les lobes secondaires de l'antenne. Il en résulte que le traitement d'analyse de la dépolarisation pour chaque train de N impulsions ne porte que sur des échos dans le lobe principal de l'antenne de bipolarisation 12.
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Par ailleurs, lorsque les signaux vidéo radar (à la sortie 51) et d'écartométrie (à la sortie 53) sont utilisés en poursuite dans des boucles appropriées suivant les systèmes connus, le signal de vidéo validée peut également etre utilisé comme critère permettant d'écarter certains signaux de contre-mesure, soit en raison de leur faible dépolarisation, soit au contraire de leur forte dépolari- sation. Une analyse statistique analogue ä celle qui vient d'être précédemment décrite peut être effectuée dans le secteur angulaire vers lequel est pointée l'antenne pour déjouer les effets d'échos de contre-mesures susceptibles de faire dévier les boucles de poursuite distance ou de poursuite angulaire par rapport à la cible recherchée.
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The present invention relates to radars and in particular to airborne radars intended for the detection and tracking of ships at sea. It can be used on board aircraft or missiles.
It is known that sea-to-sea (and / or air-to-sea) missiles intended for attacking ships on the surface are equipped with radar see-throughs which allow them to guide themselves automatically to the target. A conventional means of countermeasure against such homing heads consists in emitting decoys such as chaffs, small reflective filaments whose length is equal to half the wavelength of the radar. These chaffs form as many small dipoles which, struck by the waves of the radar, backscatter an energy likely to be captured by it. In practice, these chaffs are projected in high numbers into the atmosphere surrounding a ship.
They then constitute, for an opposing radar, so many apparent targets among which it is difficult, if not impossible, to distinguish the ship constituting the target.
The invention relates to a method and a countermeasuring device intended to make it possible to distinguish a ship forming the real target from a radar of reflectors or
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echo generators such as chaffs intended to lure it.
To this end, the subject of the invention is in particular a method of detecting ships at sea using a radar emitting polarized waves according to a determined diagram, characterized in that the modifications of the polarization diagram of the echoes collected by the radar in relation to the waves emitted to distinguish the echoes transmitted by a ship from those which are broadcast by decoys such as chaffs.
The invention is based on the unforeseen observation, following measurements made by the Applicant, that the waves reflected by ships on the surface of the sea in response to polarized radar signals, were very significantly less depolarized than the echoes. returned by chaffs in response to the same signals. It has been found, when chaffs are irradiated for example using a wave polarized rectilinearly in a given direction, that the echoes backscattered by these chaffs contain a high proportion of energy polarized in the orthogonal direction.
Thus, if the radar is equipped with a bipolarization antenna, one can obtain, from these chaffs, sufficient echoes to allow the radar to detect them in a perfectly normal way by exploiting the only waves picked up in the direction of polarization orthogonal to the direction of emission. On the other hand, the same tests have shown that the energy reflected by reflectors such as ships comprising relatively flat and smooth plates, with a relatively limited number of edges or angular points, had a polarization component in the orthogonal direction than that of the emission significantly lower than that measured on the same reflectors in the direction of polarization of the emission.
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These findings can be applied by emitting linearly polarized waves in one direction using a radar and equipping the latter with a bipolarization antenna. The energy of the signals picked up in the two polarization directions is compared, for example by producing a signal which is a function of the ratio of these energies.
It is effectively verified that this ratio, which reflects the degree of depolarization of the echoes picked up in relation to the waves emitted, provided a very effective criterion for distinguishing the echoes retransmitted by surface ships and the echoes coming from decoys. It is in particular possible to determine a threshold for such a ratio beyond which the depolarization is such that the corresponding echoes. dants cannot come from a surface vessel. It is further preferred to retain as likely to correspond to ships only the echoes for which the ratio of the energies captured in the two directions of polarization is within a predetermined range.
The implementation of this method is facilitated when the sorting is carried out between the targets on the basis, not of a single measurement of the depolarization, but of several successive measurements. In this respect, when using a pulse radar, it is advisable to carry out a statistical analysis of the depolarization of the echoes received in response to successive pulses emitted in a direction or in a determined angular sector.
It has also been found that the reliability and speed of the selection made by the process just mentioned can be considerably improved when using frequency agile radar. It is known that, in such a radar, trains of successive pulses are emitted, the carrier frequency of which varies from one pulse to another. It is remarkable that we then succeed in distinguishing in a statistically very reliable way the echoes coming from a ship from those which result.
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chaffs on a train formed by a relatively limited number of pulses in a given direction of investigation.
This result turned out to be particularly advantageous in a radar device with a sweeping antenna in a given angular field for drawing up a radar map of the targets located in this field during each scanning of the antenna and characterizing them according to whether they correspond to a ship or a lure. Thus, in the context of the use of such a radar on a sea-sea missile, for example, the number of pulses emitted during the time taken by the antenna to scan an angular sector equal to its half -opening angle is sufficient to allow-
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be, by a suitable statistical analysis of the degree of depolarization of the classification of the latter in real time during the scanning time of this angular sector.
The invention also relates to a radar equipped with counter-countermeasuring means for the detection of ships at sea applying the method which has just been mentioned.
The explanations and description of a nonlimiting exemplary embodiment are given below with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 illustrates the context of use of the invention; Figure 2 is a block diagram of radar circuits implementing the invention; Figure 3 is a diagram of an antenna suitable for use in the context of the invention.
A missile 10 equipped with a radar antenna 12 schematically represented in its nose 14 is launched above
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the surface of the sea 15 in the direction of a flotilla comprising two surface vessels 16 and 17. The radar antenna 12 has an angular opening schematically represented by a. It sweeps in a circular sector of an angle or field of investigation S during the detection phase and possibly periodically throughout the course of the missile 10.
The radar power of this antenna is part of a seeker system by which the trajectory of the missile 12 is a function of a target such as the ship 16. For this purpose, the radar is equipped not only with conventional detection circuits but also distance and speed tracking loops which can operate according to known principles.
An effective countermeasure for ships such as 16 and 17, to defend against radar seeker missiles such as 10, is to issue chaffs. These are generally projected into the atmosphere up to an altitude from which they slowly fall in rain over a relatively large area around the transmitting vessel. Each of these chaffs, as shown schematically in FIG. 1 in the vicinity of ships 16 and 17, functions with respect to the waves emitted by the antenna 12 of the radar like a small dipole whose length is chosen equal to the half of the estimated wavelength of the electromagnetic wave used by the opposing radar.
The waves retransmitted by each of these chaffs are picked up by the antenna 12. They constitute as many echoes difficult to distinguish for the radar from the echoes supplied by real targets such as 16 and 17.
It has been discovered, however, that if the wave emitted by antenna 12 is linearly polarized, targets formed by buildings such as 16 and 17 on the sea surface tend to produce relatively polarized echoes little modified compared to that of the waves emitted.
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On the contrary, each chaff tends to produce very strongly depolarized echoes with respect to the polarization of the incident waves from the antenna itself.
The relatively low depolarization of echoes by targets such as ships is a statistical observation. In particular, the degree of depolarization of the echoes sent by a determined target can fluctuate over time, with periods which can be of the order of a second. This observation applies equally to targets producing highly depolarized echoes such as chaffs as to targets producing relatively poorly depolarized echoes. However, it has been found that the effect of these fluctuations can be reduced when the carrier of the incident waves produced by the radar varies.
In particular, if the radar used operates on pulses, it is quite advantageous to provide it with frequency agility as a function of which the carrier frequency of the transmitted waves varies from one pulse to the next. It has in fact been observed that, even if, because of the fluctuations mentioned above, the degree of depolarization of the echo returned by a target determined in response to a pulse of given frequency fl does not correspond to the result normally expected for a such target, the following echo (s) received in response to pulses emitted at emission frequencies f2, f3,
f4 different from frequency fl statistically have the normal depolarization characteristics of this target. Thus, if the successive pulses emitted at different frequencies by a frequency agility generator follow one another in the form of trains, the degree of depolarization highlighted at the end of each train provides a faithful reflection of the nature of the target in a reduced space of time corresponding to the emission of this train.
Therefore, using a frequency agility generator, there is no need to wait to analyze
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with sufficient certainty the nature of the targets encountered by the beam 13 of the antenna 12 that the latter has swept its field of investigation 8 several times during a period corresponding to the normal fluctuation time of the echoes. On the contrary, by sending in each
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angular sector of the field of investigation ss a train of pulses in sufficient number, with the required frequency agility, and by processing the echoes collected in response to these pulses, we manage to carry out a detection of the chaffs "on the fly ".
The juxtaposition of
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results of the investigation of each angular sector CL of opening "2 during the total scanning of the antenna 2 makes it possible to draw up a corresponding radar map.
An exemplary antenna 12 is schematically represented in FIG. 3. It comprises two waveguides 150 and 151 with a square section juxtaposed and which are placed in the focal zone of a parabolic reflector 152, their anterior or emitting-receiving faces facing this reflector. These guides form a primary source. Their posterior faces 154 and 155 are short-circuited.
Each of the waveguides 150 and 151 forming a horn is provided with a double excitation by plunging waveguides
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respectively V1 and V2 for the vertical polarization of the waves transmitted by the horns 150 and 151 and for their horizontal polarization. To one of their
At the ends, these plungers penetrate perpendicularly to the lateral surface of the square section horns 150 and 151 in respectively vertical and horizontal directions depending on the direction of polarization chosen. The opposite ends of the plunging waveguides VI and V2 are joined, in known manner, by waveguides 156 and 157 to a coupler 158. A sum channel V (e) and a difference channel V (A) (polarization vertical) are available at the output of coupler 158.
Channel v (A) is connected to a waveguide 32. Channel V (e) is connected
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in reception through a duplexer 26 to a waveguide 30.
It can receive in transmission, through the duplexer 26, the signals transmitted to the latter by the transmitter 24 on the link 22.
The horizontal plungers H1 and H2 are connected by waveguides 161 and 162 to a coupler 163 at the output of which there is a sum channel H (E) (horizontal polarization) connected to a waveguide 34 at the output of the antenna itself. It can thus be seen that the channel V (e) operates in transmission and in reception while the other channels operate in reception only.
If an angular tracking is desired not only in a horizontal plane but also in a perpendicular plane, it is possible to use, in addition to the two horns juxtaposed horizontally 150 and 151, two other horns superimposed on the latter.
The signals received on channels 30, 32, 34 are heterodyne respectively by mixers 40, 42 and 44 supplied by a common local oscillator 45, the outputs 41, 43 and 47 of the mixers being connective through preamplifiers 46 to logarithmic amplifiers 50.52, 54 of respective outputs 51.53, 55.
The outputs 51 and 55 are connected to two respective inputs 56 and 58 of a double comparator 60.
If the energies collected on the vertical path sum 30 and on the horizontal path 34 are called V and H respectively, the output signals of the amplifiers 50 and 54 can be expressed in the form: log V and log H.
The circuit 60 includes a differential amplifier
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putting. form a signal of the form k log V and two u
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threshold comparators with levels respectively so as to produce a binary signal on the output 61 of the circuit 60 when the condition deN. <k log V <N H is checked. In this case, a level 1 signal or "video validated" is produced. Otherwise, a level 0 signal is present on output 61. This signal is applied to an input 62 of an AND gate 65.
The signal log V at the output 51 of the amplifier 50 is a so-called "video radar" signal sent to an input 64 of a threshold amplifier 66 which receives on its other input 67 a threshold voltage Sk. It produces a signal at its exit 68
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when the radar video signal is above the threshold Sk, j so as to eliminate the influence of noise. The output 68 is connected to a second input 69 of the AND gate 65.
The latter delivers at its output 70 a signal each time that an energy of sufficient level is detected in the vertical polarization plane, to correspond to an echo (excitation of the output 68 of the threshold detector 66) and that the depolarization of this echo with respect to the vertical polarization pulse which is at its origin remains within determined limits corresponding by experience to a ship.
The output signals from the AND gate 65 (level 0 or 1) are addressed using an addressing and incrementing device 102 in the positions of a counting memory 104.
A management device 100 controlling the operation of the radar and connected by a bus link 105 to the frequency agility transmitter 24 controls the addressing input 101 of the addressing device 102. The latter comprises an ad-
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adder not shown to increment the content recorded in each memory position 106.
1 of the value, 0 or 1, present at the output 70 of the memory AND 65 and replace the new result in this memory position.
It is assumed that while the antenna 12 is scanning a sector equal to its half-opening angle 7, a train of N = 100 pulses is transmitted. In standby function, the time interval between two successive pulses is divided into m gates, for example 1000, of distance. The memory 104 contains m memory positions 106, each corresponding to a distance gate. They are addressed in correspondence with the series of time gates following the emission of each pulse under the command of the management unit 100.
At each new pulse j of the train of N pulses,
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the content of memory 106. the distance gate of ini '' dice i is increment or not of. has been detected in this distance gate following the pulse j and that the polarization of this echo satisfies the conditions verified by the comparator 60.
At the end of the train of N pulses, the management circuit 100 controls the scanning of the contents of the positions of the memory 104. A threshold device 110 at the output of this memory produces a signal at its output 111 each time the number n favorable cases in the memory position 106i scanned, (that is to say the number n of successive echoes collected in the distance gate i having characteristics corresponding to a sought target, among the total number N of pulses train) is greater than a predetermined threshold, for example R> 300.
Thus, at the end of each train of N pulses, a signal at the output 111 is present for each distance carrier in which an echo of the sought type has been detected, that is to say an echo
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presence of a ship. The output 111 then validates the recording in a plot memory 115 of the existence of a target in the distance range of index i, in response to a respective indication of distance on a link 116 coming from the unit. management 100.
Thus, at the end of the train of N pulses, the plot memory 115 collects the indications of the presence of p ships in the angular sector covered during these 100 pulses.
The operation is repeated to cover the entire field of investigation of the antenna, in standby function.
Of course, the circuit shown in FIG. 1 for detecting the pads is very schematic for the purposes of the explanation. In particular, the usual buffer memories and other circuits have not been included in the data processing devices for the practical realization of the circuit, the principle of which is shown and described.
The form of processing of echoes at the output of the intermediate frequency stage may moreover be subject to variants, without thereby departing from the scope of the invention.
In particular, it is possible to detect and store the levels of echoes with vertical polarization and the levels of echoes with horizontal polarization for each of the distance gates during the train of 100 pulses.
2m signal integrators are then provided to produce an average value of the vertical polarization energy at the end of N pulses and, likewise, for the echoes corresponding to the horizontal polarization energies received.
At the end of the train of N pulses the ratio of these average values is made. If this ratio is within a determined range, a threshold detector produces a signal indicating the presence of a ship in the distance door considered. We can also form the log X pulse by pulse and average it over the N pulses to distinguish the nature of the targets.
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It is interesting to use, in particular in the first embodiment which has just been described (fig. 2) logarithmic amplifiers 50,52, 54 which inherently have a large dynamic range as opposed to amplifier circuits with automatic control gain, to perform a linear normalization of the echoes received in the two vertical and horizontal polarization planes. This normalization is carried out in a very simple way by difference of the output signals of the log amplifiers, in order to produce a video signal validated pulse by pulse. The existence of such a signal, combined with the radar video signal, makes it possible in fact to use a statistical analysis system of the echoes received in each distance gate for a train of N pulses, the realization of which is very simple.
It basically boils down to a device for counting favorable cases in each of the distance gates.
The outputs of the log amplifiers 51 and 53 are also applied to the respective inputs 84 and 85 of a deviation standardization circuit 80 delivering at its output 81 a signal which is a function of the values. It is known that such a signal is
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e presentation of the angular insert of the echo received at a given instant with respect to the axis of the antenna in circular coordinates.
In accordance with an improved aspect of the invention, the signal at output 81 is used in standby function.
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for any echo whose angular inset with respect to eliminating the axis of the antenna is greater than the half-opening of this antenna. This eliminates any echo picked up in the side lobes of the antenna. As a result, the analysis processing of the depolarization for each train of N pulses relates only to echoes in the main lobe of the bipolarization antenna 12.
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Furthermore, when the radar (at output 51) and deviation measurement (at output 53) video signals are used in tracking in appropriate loops according to known systems, the validated video signal can also be used as a criterion allowing 'dismiss certain counter-measure signals, either because of their low depolarization, or on the contrary of their strong depolarization. A statistical analysis analogous to that which has just been described above can be carried out in the angular sector towards which the antenna is pointed in order to thwart the effects of echoes of countermeasures likely to deflect the distance tracking or tracking loops. angular with respect to the target sought.