EP1690320A1 - Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe - Google Patents

Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe

Info

Publication number
EP1690320A1
EP1690320A1 EP04805462A EP04805462A EP1690320A1 EP 1690320 A1 EP1690320 A1 EP 1690320A1 EP 04805462 A EP04805462 A EP 04805462A EP 04805462 A EP04805462 A EP 04805462A EP 1690320 A1 EP1690320 A1 EP 1690320A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
sensors
signals
line
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04805462A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Marc Cortambert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CORTAMBERT, JEAN-MARC
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1690320A1 publication Critical patent/EP1690320A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

Definitions

  • the invention relates generally to antennas, and in particular to the structure of the antenna and the architecture of the processing of data from the sensors of such antennas when they are used in reception.
  • Such an antenna generally consists of a matrix comprising up to several thousand sensors arranged to form a rectangular flat surface. These sensors generally have an identical directivity diagram. This elementary directivity diagram does not have sufficient resolution for the performance required of the antenna in localization.
  • a beam generation device performs a combination (for example a linear combination) of the signals generated by the sensors in order to form the required directivities on site and in bearing.
  • Such an antenna has drawbacks.
  • this antenna is very expensive and difficult to integrate on a fixed or mobile platform, such as a naval building, an aircraft, a land vehicle or a space vehicle. There is therefore a need for an antenna solving one or more of these drawbacks.
  • the subject of the invention is therefore an antenna comprising: a first and a second linear sub-antenna: each having a plurality of sensors arranged to form first and second portions of lines respectively, each sensor generating a basic signal; the angle between respective directing vectors of the first and second tangents in the middle respectively of the first and second portions of lines being between 30 ° and 150 °; an antenna processing device forming several combined signals for each portion of line, this signal being a combination of the basic signals of the sensors of this portion of line; a signal processing device generating useful combined signals by filtering the noise of the combined signals coming from each portion of the line; a device for calculating the correlation coefficients between the useful combined signals of the first line portion and the useful combined signals of the second line portion; a device generating a detection signal when a correlation coefficient exceeds a predetermined threshold.
  • the antenna further comprises a target detection device, comparing each calculated correlation coefficient to an associated predefined threshold, detecting and locating a target when a correlation coefficient exceeds the associated threshold.
  • the antenna comprises a device for processing the detection signal and correlation coefficients generating information concerning the detected target.
  • the information generated includes the distance, the site, the deposit and the speed of the target.
  • the antenna can also include a device displaying the information generated.
  • each sensor comprises several elementary sensors chosen from the group consisting of radar, radio-electric, electromagnetic, hydrophone, transducers, microphones, ultrasound, accelerometers, optical or infrared sensors.
  • the antenna further comprises a transmitter, the data processing device processing the combined signals as a function of the signal transmitted by the transmitter, the processing comprising for example pulse compression.
  • the first and second portions of lines are curves without inflection point. It can be provided that the first and second portions of lines are straight and oriented respectively in elevation and in bearing. These portions of straight lines are preferably not parallel.
  • FIG. 1 a schematic representation of an example of antenna structure and architecture for processing data from the sensors of such antennas according to the invention
  • - Figures 2 to 4 comparative source location diagrams for different cases
  • - Figures 5 to 14 several diagrams illustrating examples of structures of linear sub-antennas.
  • a sensor will subsequently designate a device comprising one or more elementary sensors.
  • a sensor having several elementary sensors generates a basic signal from the signals of the elementary sensors in a manner known per se. In order to improve the performance of a sensor, it is common to use a module grouping together several sensors.
  • the term sensor used subsequently also covers a sensor module, since a sensor and a sensor module are functionally identical for antenna processing.
  • the antenna processing will designate a signal processing of the sensors which forms, by combination of the signals of the sensors, signals called channels or beams which favor a direction of propagation in the space of the physical quantity.
  • the combinations of signals mentioned below will for example be linear combinations of these signals.
  • the invention provides an antenna comprising at least two linear sub-antennas, each provided with sensors forming a line portion.
  • the two portions lines are defined as follows: the tangents are formed in the middle of each line portion. The angle between the directing vectors of these tangents must then be between 30 ° and 150 °.
  • Each of the linear sub-antennas has an antenna processing device which generates one or more combined signals.
  • Each of the linear sub-antennas has a signal processing device applied to the combined signals, which provides one or more useful combined signals. These useful combined signals are the results of processing the combined signals, intended to extract the noise therefrom, and are generated before the correlation processing.
  • the antenna also has a device for calculating the correlation coefficients between the useful combined signals of a linear sub-antenna with the useful combined signals of the other linear sub-antenna. Resolution information is obtained by calculation rather than by increasing the number of sensors. A simplified example of an antenna will be described with reference to FIG. 1.
  • the antenna 1 of FIG. 1 comprises two linear sub-antennas 2 and 3.
  • the linear sub-antennas 2 and 3 each comprise several sensors, respectively 21 to 2M and 31 to 3N.
  • the sensors 21 to 2M are arranged to substantially form a first portion of line.
  • the sensors 31 to 3N are arranged to substantially form a second portion of line.
  • the first and second line portions of FIG. 1 verify the orientation condition defined previously: these line portions are in this case line segments placed in the same plane and orthogonal.
  • the angle between the guide vectors can be within an appropriate range chosen by the skilled person.
  • this angle is included in the following ranges: [40 °; 140 °], [50 °; 130 °], [60 °; 120 °], [70 °; 110 °], [80 °; 100 °], [85 °; 95 °], or [89 °; 91 °].
  • the sensors 21 to 2M are in this case used for determining the site of a source or a target, while the sensors 31 to 3N are used to determine its deposit.
  • These sensors include one or more elementary sensors, not illustrated, of the appropriate type.
  • a sensor having several elementary sensors generates a basic signal from the signals of the elementary sensors in a manner known per se. Each sensor therefore generates a basic signal which can undergo a particular signal processing before the antenna processing.
  • the sensors of a portion of line can have an identical directivity and be evenly distributed on this portion of line.
  • the sensors 21 to 2M respectively generate the basic signals SI to SM illustrated by Si '.
  • the sensors 31 to 3N respectively generate the basic signals Gl to GN illustrated by Gj '.
  • the index i ' will designate all the signals or numbers associated with a sensor 2i'.
  • the signal S4 is associated with the sensor 24.
  • the index j ' will denote all the signals or numbers associated with a sensor 3j'.
  • the signal G2 is associated with the sensor 32.
  • An antenna processing device 4 forms a combined signal from the sensors of a portion of line, in a manner known per se.
  • the antenna processing device 4 thus generates the combined signals VSi associated with the signals Si '.
  • An antenna processing device 5 forms a combined signal from the sensors of the other line portion, in a manner known per se.
  • the antenna processing device 5 thus generates the combined signals VGj associated with the signals Gj '.
  • the combined signals aim, among other things, to form directivity lobes of the antenna used for reception.
  • Each of the linear sub-antennas has a signal processing device processing signals from the antenna processing. This signal processing device provides one or more combined signals useful for the output of each linear sub-antenna.
  • the signal processing devices 6 and 7 extract the useful signal from the noise, in a manner known per se.
  • the devices 6 and 7 thus process the combined signals VSi and VGj respectively to generate the useful combined signals TSi and TGj.
  • the signal processing devices 6 and 7 can also be coupled to the antenna transmission device if it is of the transmitter / receiver type or of another antenna if the antenna is of the receiver type only, in order to perform processing taking into account signals emitted in a manner known per se, such as pulse compression.
  • the calculation device 8 calculates the time or frequency correlation coefficients (depending on whether the processing has been carried out in the time or frequency domain) between the useful combined signals TSi of the first portion of the line and the useful combined signals TGj of the second portion line.
  • the matrix [Cij] of the correlation coefficients is thus formed. Details concerning the calculation of these coefficients are given below.
  • the calculation device 8 also uses the correlation coefficients [Cij] to detect a target and generate a detection signal.
  • a detection device (included in the calculation device 8 in the example) compares each correlation coefficient with a respective predefined threshold. When a given correlation coefficient is below its predefined threshold, it is considered that no source or target is at the intersection of the two directivity lobes VSi and VGj, in the site i and the deposit j. When a correlation coefficient exceeds its predefined threshold, it is considered on the contrary that a source or target is at the intersection of the two directivity lobes, in the site i and the deposit j.
  • a detection signal associated with the result of the comparison can thus be generated in the form of a binary value.
  • the set of signals can then be arranged in a matrix [Rij].
  • the threshold is defined as a function of the desired performance of the antenna and of the associated data processing device (including antenna processing, signal processing and information processing), in terms of probability of detection and of false alarm.
  • the directivity diagram for the emission of the antenna is that of a lobe in in the form of a cross and by reciprocity the directivity diagram on reception is the same as on transmission.
  • the combination of antenna and signal processing makes it possible to obtain the same information as that obtained by a surface antenna, for example planar, whose directivity lobe in reception would be as fine as the center of the cross formed by the directivity lobe.
  • the antenna in FIG. 1 does not perform correlation processing between the signals coming from the linear sub-antennas, the detection performance is that of the sub-antennas alone. These performances are clearly lower than those obtained by the antenna of the invention.
  • the processing device 9 can perform additional information processing steps, for example to improve the probability of false alarm performance or to determine the speed, the distance of a target or any other useful information.
  • the processing device 9 thus aims to make the information usable by an operator or a processing device.
  • This device 9 receives as input data such as the matrix [Cij], the matrix [Rij] or any similar data. All of the determined information can be returned to the users by a suitable display device 10, known per se.
  • Figures 5 to 14 illustrate different geometries of line portions of the linear sub-antennas, which can be used in the context of the invention.
  • Figure 5 illustrates a sphere on the surface of which are arranged sensors.
  • the sensor line portions of a linear sub-antenna are selectively formed by arcs of these sensor circles. Circles and arcs will be designated by points belonging to them.
  • the sphere of FIG. 5 thus presents the circles of sensors EAOB, ASBN, ESON.
  • the treatments detailed previously can be carried out on different pairs of portions of lines.
  • the pairs of line portions of the cruciform antenna can be; EAO with NAS; OBE with SBN; SOUND with AOB; NES with BEA; ONE with BNA; ESO with ASB; either the same pairs with sub-portions of these line portions such as for example EAO with NA, or else a portion of line formed by a point of the segment EA and a point of the segment AO with a portion of line formed by a point of the NA segment and a point of the AS segment and so on.
  • the line portions formed by the sensors of the linear sub-antennas can thus be oriented along orthogonal geodesic lines of the surface.
  • FIG. 6 illustrates a satellite having linear sub-antennas 62 and 63 arranged on solar panels oriented in two orthogonal directions.
  • FIG. 7 illustrates an airplane having portions of lines 73 formed by the sensors of linear sub-antennas, arranged transversely respectively on or under the wings, and a portion of line 72 formed by the sensors disposed axially respectively on or under the fuselage.
  • FIG. 8 illustrates a missile having portions of lines 82 disposed axially on the fuselage, and a portion of circular line 83 surrounding a cross section of the fuselage.
  • Figure 9 illustrates another missile in which multiple line portions are arranged in a cross section of the missile.
  • FIG. 10 illustrates portions of lines of linear sub-antennas adapted to a submarine, the portion of line 102 extends axially to the surface of the hull.
  • the line portion 103 extends transversely between the kiosk and the hull.
  • FIG. 11 illustrates a vehicle presenting a platform supporting two portions of orthogonal lines 112 and 113.
  • FIG. 12 illustrates an antenna rotating around its vertical axis. A portion of rectilinear line 123 extends on the axis of the amount of the antenna.
  • a portion of straight line 122 extends over the upper part of the antenna.
  • Figure 13 illustrates a fixed antenna. Portions of rectilinear lines 133 extend respectively over several faces of the upright. A portion of circular line 132 extends over the upper part of the antenna.
  • Figure 14 also illustrates a fixed antenna.
  • the upper part has the shape of a rectangular parallelepiped. Each side face has a portion of vertical rectilinear line 143 and a portion of horizontal rectilinear line 142.
  • Various limitations can be provided regarding the shape of the portions of lines.
  • L the length of the line portion and d the curvilinear distance between a point and the middle of the line portion.
  • d the curvilinear distance between a point and the middle of the line portion.
  • the processing of conforming antennas is a technique known to those skilled in the art.
  • the two line portions can be separated by any distance provided that the target or the source is in the far field of the two sub-antennas which is defined by a person skilled in the art for each sub-antenna as the ratio of the square of the straight antenna length with the lowest wavelength used by the antenna.
  • the two line portions can be arranged at a distance separating them sufficient for a weak coupling between their sensors.
  • the two line portions can be intersecting, there can be; or a sensor common to the two portions of lines: this implies that the correlation coefficient for this sensor is reduced to its autocorrelation coefficient; - or a hole in one of the two line portions: this case corresponds to patchy antennas known in themselves by those skilled in the art.
  • patchy antennas known in themselves by those skilled in the art.
  • these types of antennas have only been illustrated in the various figures, it is also possible to envisage applying the invention to an antenna having a matrix of sensors, for example of rectangular shape. The matrix is then divided into portions of sub-antennas as defined above. One can in particular delimit several rows and columns and calculate correlation coefficients for several pairs of row-column.
  • a passive antenna the sensors of which are hydrophones or an active antenna, the sensors of which are transducers.
  • the processing device forming the combined signal performs in particular a channel forming function.
  • an antenna is used for reception and the sensors of the modules are suitable for capturing radar signals.
  • the processing device forming the combined signal performs in particular a beam forming function.
  • the coefficients of [Cij] can be calculated as follows: Let X (t) and Y (t) be second order complex, non-periodic, centered and stationary random signals.
  • the correlation function checks the following equality:
  • the integral is calculated over a finite time interval which corresponds to the integration time.
  • Those skilled in the art will be able to adapt the formulas to the cases of periodic signals, which are not centered or do not check all the statistical properties mentioned above.
  • the time shift ⁇ is bounded. For example, if ⁇ is included in the time interval [- ⁇ max, ⁇ max], then there exists a value ⁇ 0 of ⁇ for which the normalized correlation function reaches its maximum C ⁇ 5 maximum correlation coefficient between the two linear sub-antennas.
  • the time difference ⁇ 0 is determined by the geometry of the antenna. In the case of two identical linear sub-antennas intersecting in their center, the maximum
  • Cij whose values are between 0 and 1.
  • a value of maximum correlation coefficient Cij greater than a predefined correlation threshold implies that at least one source or target is detected at the virtual intersection of the directivity lobes of the two linear sub-antennas 2i and 3j. In the case of FIG. 1, the presence of a source or target is determined at the intersection of site i and deposit j.
  • Another calculation method based on the use of real combined signals, simplifies the calculation step. The correlation coefficients are then determined, considering the correlation function as follows:
  • This method makes it possible to obtain the correlation coefficients directly from the powers of the signals by simply performing summations or subtractions. Furthermore, it is possible to envisage excluding too weak signals from the detection.
  • each threshold of the denominator can also be compared to a respective threshold.
  • the correlation coefficients in the frequency domain can be determined from the coherence function defined as follows.
  • the Fourier transforms of the correlation functions of two signals X and Y previously defined are the inter-spectral densities (or even spectral density of interaction).
  • the Fourier transforms of the correlation functions of the signals X and Y previously defined are the power spectral densities of the signals X and Y.
  • the antenna processing devices 4 and 5 may be weight the basic signals of the sensors as a function of differences in directivity or sensitivity, before performing the combination (for example linear) of these signals.
  • the antenna processing devices can also include an adaptive processing which has the function of eliminating a spurious signal, such as that coming from a jammer or any other processing which makes it possible to improve the functionalities and the performances of the antenna and associated data processing.
  • the signal processing devices 6 and 7 of the combined signals can carry out: bandpass filtering, Doppler or MTI filtering, pulse compression processing or deviation measurement or any other processing which makes it possible to improve the functionality and performance of the antenna and associated data processing.
  • the antenna may include adequate data processing stages, providing appropriate information to operators.
  • the calculation of the correlation coefficients will preferably be carried out after an antenna processing step and a signal processing step.
  • the calculation of the correlation coefficients will generally be followed by a thresholding and information processing step.
  • the information processing stages corresponding to the devices 8 to 10 in FIG. 1, have for example the function of detecting, locating or displaying the presence of a source or a target.
  • the antenna according to the invention has two perpendicular straight line portions each composed of 25 modules, ie a total of 50 modules.
  • the reference antenna has a matrix of 100 modules distributed over a square surface.
  • the antennas were compared during studies according to three types of target known to the skilled person: non-fluctuating target, slowly fluctuating target and rapidly fluctuating target.
  • the transmitter used includes a synthesizer transmitting a signal at 9.345 GHz, cut into pulses by a switch.
  • the antenna channels were transposed into equation and digitized at a sampling frequency of 1 MHz.
  • the antenna detection capabilities were tested based on the signal-to-noise ratio by pointing the antennas toward the transmitter.
  • the two antennas obtain the same probability of detection when the number of samples N of the antenna of the invention with the denominator test method is 4 times greater than that of the reference antenna , for a non-fluctuating and slowly fluctuating target; for a rapidly fluctuating target, the antenna of the invention with the denominator test method obtains a better probability of detection when the number of samples N is 4 times that of the reference antenna.
  • This improvement in the performance of the antenna of the invention with the denominator test method can be illustrated by the signal to noise ratio necessary to obtain a detection probability of 0.9 when the probability of a false alarm is 10 " 4 , from
  • the antenna of the invention then makes it possible to obtain the same performances in probability of detection and in probability of false alarm as the reference antenna. It is also understood that these performances of the antenna of the invention would be significantly better than those of a reference antenna having the same number of modules, provided that the level of the secondary lobes is sufficiently reduced compared to that of the main lobe. From the theoretical point of view the calculation of the correlation coefficients is similar to a non-coherent integration which is distinguished from the coherent integrations usually carried out on the antennas. Non-coherent detection can be extended over a longer time than coherent integration.
  • the secondary lobes associated with the processing of the antenna of the invention are thus distributed randomly on the plane perpendicular to the central lobe (in the example, the site-deposit plane) and not in a deterministic manner. It can therefore be seen, as illustrated in FIGS. 2 to 4, that the antenna does not catch a target on the secondary lobes.
  • the antenna of the invention also has a resolution 2.5 times that of the reference antenna, due to the greater length of the line portions relative to the sides of the square of the reference antenna.
  • the method of testing the denominator of the correlation coefficient made it possible in practice to reduce by 3 the number of samples necessary for a given level of performance.
  • Figures 2 to 4 illustrate the detection diagram Dl of a conventional antenna, compared with the diagrams D2 and D3 of a cruciform antenna, in different cases.
  • Dl corresponds to the diagram generated by the reference antenna
  • D2 to the diagram generated by the antenna according to the invention
  • D3 is the diagram obtained from D2 after thresholding.
  • Figure 2 identifies localization performance in the presence of a single target. It can be seen that the diagrams D2 and D3 show a very clear trace around the target 91 detected. In contrast, the secondary lobes of the conventional antenna give a blurred outline of the target 91 in the diagram D1.
  • Figure 3 identifies localization performance in the presence of a single target and a nearby jammer.
  • FIG. 4 identifies the localization performance in the presence of two targets 93 and 94. It can be seen that D2 and D3 have a resolution greater than D1. D2 and D3 make it possible to distinguish the two targets 93 and 94, unlike Dl. So that the presence of a jammer at the same location as the target does not reduce the antenna localization performance, the antenna can perform the following steps: locate the jammer and point to the jammer, measure the signal from the jammer , subtract this signal from the signals subsequently measured by the modules.
  • the inclination of the linear sub-antennas for example at 45 ° relative to their initial axis also makes it possible to reduce the influence of a jammer on the measurements.
  • the invention has proved to be particularly advantageous for radar sensors, it is of course possible to apply this invention to antennas whose elementary sensors are hydrophones, microphones, transducers, radioelectric, electromagnetic, ultrasonic sensors, accelerometers, optical or infrared.
  • the invention can also be used in the submarine field to detect obstacles or to provide submarine objects.
  • the invention can also be used in the astronomical field to detect, or even provide an image of celestial objects close to the earth, such as satellites or ballistic missiles, or which can be very distant such as stars.
  • the invention can also be used in the space field to detect from the sky or even provide an image of objects close to the earth such as flying objects, or on the earth such as fixed or mobile objects.
  • the invention can also be used in the seismological field to detect, or even provide an image of, solid, liquid or gaseous objects buried in or under the earth's surface.
  • the invention can also be used in the medical field to detect, or even provide an image of, living beings or solid, liquid or gaseous objects located inside the human body.
  • One can for example use the invention in the field of security for example terrestrial to detect, or even provide an image, intrusions into a protected space.
  • One can for example use the invention in the field of aeronautical security to detect, or even provide an image of, aircraft navigating around a sensitive area such as, for example, airports, nuclear power plants, protected buildings.
  • the invention may for example be used in the field of land navigation (for example automobile), naval (for example boat), underwater (for example submarine), aeronautics (for example airliner) to detect, even provide an image, invisible obstacles, and thus improve their security.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

L'invention propose une antenne (1) comprenant : une première (2) et une deuxième (3) sous-antennes linéaires munies de capteurs (21-2M, 31-3N) formant des première et deuxième portions de lignes et générant un signal de base (Si', Gj'), l'angle entre des vecteurs directeurs respectifs des première et deuxième tangentes au milieu respectivement des première et deuxième portions de ligne étant compris entre 30° et 150° ; un dispositif de traitement d'antenne (4, 5) formant des signaux combinés (VSi, VGj) ; un dispositif de traitement (6, 7) de signal générant des signaux combinés utiles (TSi, TGj) ; un dispositif de calcul (8) des coefficients de corrélation ([Cij]) entre les signaux combinés utiles ; un dispositif (8) générant un signal de détection ([Rij]) lorsqu'un coefficient de corrélation dépasse un seuil. L'invention permet notamment d'obtenir une antenne présentant un nombre de capteurs inférieur pour un niveau de performances équivalent.

Description

ANTENNE CRUCIFORME A SOUS-ANTENNES LINEAIRES ET TRAITEMENT ASSOCIE
L'invention porte de façon générale sur les antennes, et en particulier sur la structure de l'antenne et l'architecture du traitement des données issues des capteurs de telles antennes lorsqu'elles sont employées en réception. Il est connu dans le domaine du radar d'utiliser des antennes surfaciques à formation de faisceaux par le calcul, destinées à détecter, localiser et classifier des cibles ou des sources. Une telle antenne est généralement constituée d'une matrice comprenant jusqu'à plusieurs milliers de capteurs disposés pour former une surface plane rectangulaire. Ces capteurs ont généralement un diagramme de directivité identique. Ce diagramme de directivité élémentaire n'a pas la résolution suffisante pour les performances requises de l'antenne en localisation. Un dispositif de génération de faisceaux réalise une combinaison (par exemple une combinaison linéaire) des signaux générés par les capteurs afin de former les directivités requises en site et en gisement. Une telle antenne présente des inconvénients. Pour une précision donnée de la localisation en site et en gisement, cette antenne est très coûteuse et difficilement intégrable sur une plate-forme fixe ou mobile, comme un bâtiment naval, un aéronef, un véhicule terrestre ou un véhicule spatial. Il existe donc un besoin pour une antenne résolvant un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention a ainsi pour objet une antenne comprenant : -une première et une deuxième sous-antennes linéaires : -présentant chacune une pluralité de capteurs agencés pour former respectivement des première et deuxième portions de lignes, chaque capteur générant un signal de base; -l'angle entre des vecteurs directeurs respectifs des première et deuxième tangentes au milieu respectivement des première et deuxième portions de lignes étant compris entre 30° et 150°; -un dispositif de traitement d'antenne formant plusieurs signaux combinés pour chaque portion de ligne, ce signal étant une combinaison des signaux de base des capteurs de cette portion de ligne; -un dispositif de traitement de signal générant des signaux combinés utiles en filtrant le bruit des signaux combinés provenant de chaque portion de ligne ; -un dispositif de calcul des coefficients de corrélation entre les signaux combinés utiles de la première portion de ligne et les signaux combinés utiles de la deuxième portion de ligne ; -un dispositif générant un signal de détection lorsqu'un coefficient de corrélation dépasse un seuil prédéterminé.
Selon une variante, l'antenne comprend en outre un dispositif de détection de cible, comparant chaque coefficient de corrélation calculé à un seuil prédéfini associé, détectant et localisant une cible lorsqu'un coefficient de corrélation dépasse le seuil associé. Selon encore une variante, l'antenne comprend un dispositif de traitement du signal de détection et des coefficients de corrélation générant des informations concernant la cible détectée. Selon une autre variante, l'information générée comprend la distance, le site, le gisement et la vitesse de la cible. L'antenne peut également comprendre un dispositif affichant les informations générées. Selon une autre variante, chaque capteur comprend plusieurs capteurs élémentaires choisis dans le groupe constitué des capteurs radar, radio-électriques, électromagnétiques, hydrophones, transducteurs, microphones, ultra-son, accéléromètres, optiques ou infrarouge. On peut prévoir que les capteurs élémentaires soient émissifs et que le dispositif de traitement de données traite les signaux combinés en fonction du signal émis par chaque capteur, le traitement comprenant par exemple une compression d'impulsion. Selon une variante, l'antenne comprend en outre un émetteur, le dispositif de traitement de données traitant les signaux combinés en fonction du signal émis par l'émetteur, le traitement comprenant par exemple une compression d'impulsion. Selon encore une variante, les première et deuxième portions de lignes sont des courbes sans point d'inflexion. On peut prévoir que les première et deuxième portions de lignes soient droites et orientées respectivement en site et en gisement. Ces portions de lignes droites ne sont préférentiellement pas parallèles.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante qui est donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des figures. Ces figures montrent: -Figure 1, une représentation schématique d'un exemple de structure d'antenne et d'architecture du traitement de données issues des capteurs de telles antennes selon l'invention; -Figures 2 à 4, des diagrammes comparatifs de localisation de source pour différents cas; -Figures 5 à 14, plusieurs schémas illustrant des exemples de structures de sous-antennes linéaires. Un capteur désignera par la suite un dispositif comprenant un ou plusieurs capteurs élémentaires. Un capteur présentant plusieurs capteurs élémentaires génère un signal de base à partir des signaux des capteurs élémentaires de façon connue en soi. Afin d'améliorer les performances d'un capteur, il est courant d'utiliser un module regroupant plusieurs capteurs. Le terme capteur utilisé par la suite couvre également un module de capteurs, car un capteur et un module de capteurs sont fonctionnellement identiques pour le traitement d'antenne. Le traitement d'antenne désignera un traitement de signal des capteurs qui forme, par combinaison des signaux des capteurs, des signaux appelés voies ou faisceaux qui privilégient une direction de propagation dans l'espace de la grandeur physique. Les combinaisons de signaux mentionnées par la suite seront par exemple des combinaisons linéaires de ces signaux. L'invention propose une antenne comprenant au moins deux sous-antennes linéaires, chacune munie de capteurs formant une portion de ligne. Les deux portions de ligne sont définies de la façon suivante: on forme les tangentes au milieu de chaque portion de ligne. L'angle entre des vecteurs directeurs de ces tangentes doit alors être compris entre 30° et 150°. Les orientations des portions de lignes sont ainsi suffisamment distinctes pour que l'antenne récupère des informations suffisantes suivant deux axes distincts considérés comme orthogonaux. Chacune des sous- antennes linéaires présente un dispositif de traitement d'antenne qui génère un ou plusieurs signaux combinés. Chacune des sous-antennes linéaires présente un dispositif de traitement de signal appliqué aux signaux combinés, qui fournit un ou plusieurs signaux combinés utiles. Ces signaux combinés utiles sont les résultats de traitement des signaux combinés, destinés à en extraire le bruit, et sont générés avant le traitement de corrélation. L'antenne présente en outre un dispositif de calcul des coefficients de corrélation entre les signaux combinés utiles d'une sous-antenne linéaire avec les signaux combinés utiles de l'autre sous-antenne linéaire. L'information en résolution est obtenue par le calcul plutôt que par l'augmentation du nombre des capteurs. On va décrire un exemple simplifié d'antenne en référence à la figure 1. L'antenne 1 de la figure 1 comprend deux sous-antennes linéaires 2 et 3. Les sous- antennes linéaires 2 et 3 comprennent chacune plusieurs capteurs, respectivement 21 à 2M et 31 à 3N. Les capteurs 21 à 2M sont agencés pour sensiblement former une première portion de ligne. Les capteurs 31 à 3N sont agencés pour sensiblement former une deuxième portion de ligne. Les première et deuxième portions de lignes de la figure 1 vérifient la condition d'orientation définie auparavant: ces portions de lignes sont en l'occurrence des segments de droite placés dans un même plan et orthogonaux. L'angle entre les vecteurs directeurs peut être dans une plage appropriée choisie par l'homme de métier. On peut notamment envisager que cet angle soit compris dans les plages suivantes : [40°;140°], [50°;130°], [60°;120°], [70°;110°], [80°;100°], [85°;95°], ou [89°;91°]. Les capteurs 21 à 2M sont en l'occurrence utilisés pour la détermination du site d'une source ou d'une cible, tandis que les capteurs 31 à 3N sont utilisés pour déterminer son gisement. Ces capteurs comprennent un ou plusieurs capteurs élémentaires non illustrés, du type adéquat. Un capteur présentant plusieurs capteurs élémentaires génère un signal de base à partir des signaux des capteurs élémentaires de façon connue en soi. Chaque capteur génère donc un signal de base qui peut subir un traitement de signal particulier avant le traitement d'antenne. Les capteurs d'une portion de ligne peuvent présenter une directivité identique et être équirépartis sur cette portion de ligne. Les capteurs 21 à 2M génèrent respectivement les signaux de base SI à SM illustrés par Si'. Les capteurs 31 à 3N génèrent respectivement les signaux de base Gl à GN illustrés par Gj'. Par la suite, l'indice i' désignera tous les signaux ou nombres associés à un capteur 2i'. Ainsi le signal S4 est associé au capteur 24. De façon similaire, l'indice j' désignera tous les signaux ou nombres associés à un capteur 3j'. Ainsi, le signal G2 est associé au capteur 32. Un dispositif de traitement d'antenne 4 forme un signal combiné des capteurs d'une portion de ligne, de façon connue en soi. Le dispositif de traitement d'antenne 4 génère ainsi les signaux combinés VSi associés aux signaux Si'. Un dispositif de traitement d'antenne 5 forme un signal combiné des capteurs de l'autre portion de ligne, de façon connue en soi. Le dispositif de traitement d'antenne 5 génère ainsi les signaux combinés VGj associés aux signaux Gj'. Les signaux combinés visent, entre autres, à former des lobes de directivité de l'antenne utilisée en réception. Chacune des sous-antennes linéaires présente un dispositif de traitement de signal traitant des signaux provenant du traitement d'antenne. Ce dispositif de traitement de signal fournit un ou plusieurs signaux combinés utiles à la sortie de chaque sous-antenne linéaire. Les dispositifs de traitement de signal 6 et 7 extraient le signal utile du bruit, de façon connue en soi. Les dispositifs 6 et 7 traitent ainsi respectivement les signaux combinés VSi et VGj pour générer les signaux combinés utiles TSi et TGj. Les dispositifs de traitement de signal 6 et 7 peuvent aussi être accouplés au dispositif d'émission de l'antenne si elle est du type émettri ce/réceptrice ou d'une autre antenne si l'antenne est du type réceptrice seulement, afin d'effectuer un traitement tenant compte des signaux émis de façon connue en soi, comme la compression d'impulsion. Le dispositif de calcul 8 calcule les coefficients de corrélation temporelle ou fréquentielle (selon que les traitements ont été effectués dans le domaine temporel ou fréquentiel) entre les signaux combinés utiles TSi de la première portion de ligne et les signaux combinés utiles TGj de la deuxième portion de ligne. On forme ainsi la matrice [Cij] des coefficients de corrélation. Des détails concernant le calcul de ces coefficients sont donnés par la suite. Le dispositif de calcul 8 exploite également les coefficients de corrélation [Cij] afin de détecter une cible et générer un signal de détection. Un fonctionnement possible est le suivant : un dispositif de détection (inclus dans le dispositif de calcul 8 dans l'exemple) compare chaque coefficient de corrélation à un seuil respectif prédéfini. Lorsqu'un coefficient de corrélation donné est en dessous de son seuil prédéfini, on considère qu'aucune source ou cible ne se trouve à l'intersection des deux lobes de directivité VSi et VGj, dans le site i et le gisement j. Lorsqu'un coefficient de corrélation dépasse son seuil prédéfini, on considère au contraire qu'une source ou cible se trouve à l'intersection des deux lobes de directivité, dans le site i et le gisement j. Un signal de détection associé au résultat de la comparaison peut ainsi être généré sous forme de valeur binaire. L'ensemble des signaux peut alors être agencé dans une matrice [Rij]. Le seuil est défini en fonction des performances souhaitées de l'antenne et du dispositif de traitement de données associé (incluant le traitement d'antenne, le traitement de signal et le traitement d'information), en terme de probabilité de détection et de fausse alarme. Dans le cas des traitements d'antennes connus par l'homme de métier, si l'antenne de la figure 1 est du type émission/réception, le diagramme de directivité à l'émission de l'antenne est celui d'un lobe en forme de croix et par réciprocité le diagramme de directivité à la réception est le même qu'à l'émission. Avec la structure d'antenne présentée, l'association des traitements d'antenne et de signal permet d'obtenir les mêmes informations que celles obtenues par une antenne surfacique, par exemple plane, dont le lobe de directivité en réception serait aussi fin que le centre de la croix formée par le lobe de directivité. De plus, toujours dans le cas des traitements d'antennes connus par l'homme de métier, si l'antenne de la figure 1 n'effectue pas de traitement de corrélation entre les signaux provenant des sous-antennes linéaires, les performances de détection sont celles des sous-antennes seules. Ces performances sont nettement inférieures à celles obtenues par l'antenne de l'invention. Le dispositif de traitement 9 peut effectuer des étapes supplémentaires de traitement d'information, pour améliorer par exemple les performances de probabilité de fausse alarme ou pour déterminer la vitesse, la distance d'une cible ou toutes autres informations utiles. Le dispositif de traitement 9 vise ainsi à rendre les informations exploitables par un opérateur ou un dispositif de traitement. Ce dispositif 9 reçoit en entrée des données telles que la matrice [Cij], la matrice [Rij] ou toutes données similaires. L'ensemble des informations déterminées peut être restitué aux utilisateurs par un dispositif d'affichage 10 adéquat, connu en soi.
Les figures 5 à 14 illustrent différentes géométries de portions de lignes des sous-antennes linéaires, utilisables dans le cadre de l'invention. La figure 5 illustre une sphère à la surface de laquelle sont disposés des capteurs. Les portions de ligne de capteurs d'une sous-antenne linéaire sont formées sélectivement par des arcs de ces cercles de capteurs. Les cercles et arcs de cercle seront désignés par des points leur appartenant. La sphère de la figure 5 présente ainsi les cercles de capteurs EAOB, ASBN, ESON. Les traitements détaillés auparavant peuvent être effectués sur différents couples de portions de lignes. Les couples de portions de ligne de l'antenne cruciforme peuvent être ; EAO avec NAS ; OBE avec SBN ; SON avec AOB ; NES avec BEA ; ONE avec BNA ; ESO avec ASB ; ou bien les mêmes couples avec des sous-portions de ces portions de lignes comme par exemple EAO avec NA, ou bien une portion de ligne formée par un point du segment EA et un point du segment AO avec une portion de ligne formée par un point du segment NA et un point du segment AS et ainsi de suite. Les portions de lignes formées par les capteurs des sous-antennes linéaires peuvent ainsi être orientées suivant des lignes géodésiques orthogonales de la surface. Lorsqu'une portion de ligne a la forme d'une courbe fermée, elle sera divisée en sous- portions pour définir des portions de lignes ayant une directivité équivalente à celle d'une portion de ligne rectiligne ; le milieu de portion de ligne sera déterminé comme un point au niveau duquel la distance avec la portion de ligne de l'autre sous-antenne linéaire est la plus réduite. La figure 6 illustre un satellite présentant des sous-antennes linéaires 62 et 63 disposées sur des panneaux solaires orientés suivant deux directions orthogonales. La figure 7 illustre un avion présentant des portions de lignes 73 formées par les capteurs de sous-antennes linéaires, disposées transversalement respectivement sur ou sous les ailes, et une portion de ligne 72 formée par les capteurs disposés axialement respectivement sur ou sous le fuselage. La figure 8 illustre un missile présentant des portions de lignes 82 disposées axialement sur le fuselage, et une portion de ligne circulaire 83 entourant une section transversale du fuselage. La figure 9 illustre un autre missile dans lequel de multiples portions de lignes sont disposées dans une section transversale du missile. La figure 10 illustre des portions de lignes de sous-antennes linéaires adaptées à un sous-marin, la portion de ligne 102 s'étend axialement à la surface de la coque. La portion de ligne 103 s'étend transversalement entre le kiosque et la coque. La figure 11 illustre un véhicule présentant une plate-forme supportant deux portions de lignes orthogonales 112 et 113. La figure 12 illustre une antenne tournante autour de son axe vertical. Une portion de ligne rectiligne 123 s'étend sur l'axe du montant de l'antenne. Une portion de ligne 122 rectiligne s'étend sur la partie supérieure de l'antenne. La figure 13 illustre une antenne fixe. Des portions de lignes rectilignes 133 s'étendent respectivement sur plusieurs faces du montant. Une portion de ligne circulaire 132 s'étend sur la partie supérieure de l'antenne. La figure 14 illustre encore une antenne fixe. La partie supérieure présente une forme de parallélépipède rectangle. Chaque face latérale présente une portion de ligne rectiligne verticale 143 et une portion de ligne rectiligne horizontale 142. On peut prévoir différentes limitations concernant la forme des portions de lignes. On peut notamment envisager qu'au moins une portion de ligne présente une forme courbe. On peut prévoir qu'une telle courbe ne présente pas de point d'inflexion. On peut aussi envisager que la variation de courbure soit limitée. On peut ainsi limiter la courbure à proximité du milieu de la portion de ligne.
On définit L la longueur de la portion de ligne et d la distance curviligne entre un point et le milieu de la portion de ligne. Pour tout point tel que d/L<0,l, on peut prévoir que l'angle entre un vecteur directeur de la tangente en ce point et un vecteur directeur de la tangente au milieu ne soit pas inclus dans la plage [45°;135°]. On peut prévoir qu'une portion de ligne soit conforme, c'est-à-dire qu'elle ait une forme épousant la forme non rectiligne de son support, et qu'un traitement des signaux des modules rend cette portion de ligne équivalente à une portion de ligne rectiligne. On peut notamment appliquer un tel traitement à une portion de ligne fixée à la surface de la carlingue, d'une aile ou d'un empennage d'un avion. Le traitement des antennes conformes est une technique connue par l'homme de métier. Les deux portions de ligne peuvent être séparées d'une distance quelconque à condition que la cible ou la source soit dans le champ lointain des deux sous antennes qui est défini par l'homme de l'art pour chaque sous-antenne comme le rapport du carré de la longueur rectiligne de l'antenne par la longueur d'onde la plus basse utilisée par l'antenne. Les deux portions de lignes peuvent être disposées à une distance les séparant suffisante pour qu'un couplage entre leurs capteurs soit faible. Mais les deux portions de ligne peuvent être sécantes, il peut y avoir ; -soit un capteur commun aux deux portions de lignes: cela implique que le coefficient de corrélation pour ce capteur se réduit à son coefficient d'autocorrélation; -soit un trou dans une des deux portions de ligne : ce cas correspond à des antennes lacunaires connues en soi par l'homme de métier. Bien qu'on ait illustré uniquement ces types d'antennes dans les différentes figures, on peut également envisager d'appliquer l'invention à une antenne présentant une matrice de capteurs, par exemple de forme rectangulaire. On fractionne alors la matrice en portions de sous-antennes telles que définies auparavant. On peut notamment délimiter plusieurs lignes et colonnes et calculer des coefficients de corrélation pour plusieurs couples de ligne-colonne. On peut également envisager plus de deux portions de sous-antennes présentant des orientations telles que définies auparavant et ne formant pas une matrice et calculer des coefficients de corrélation pour plusieurs couples de ces portions de sous-antennes. Les calculs des coefficients de corrélation pour différents couples peuvent être croisés pour améliorer les performances de l'antenne.
Dans une application à un sonar, on peut utiliser une antenne passive, dont les capteurs sont des hydrophones ou une antenne active dont les capteurs sont des transducteurs. Le dispositif de traitement formant le signal combiné réalise notamment une fonction de formation de voies. Dans une application de l'antenne à un radar, on utilise une antenne en réception et les capteurs des modules sont adaptés pour une capture de signaux radars. Le dispositif de traitement formant le signal combiné réalise notamment une fonction de formation de faisceaux. Pour réaliser le calcul du coefficient de corrélation temporelle de signaux vidéo complexes (par exemple TSi et TGj dans l'exemple de la figure 1), particulièrement adaptée à une application radar, on peut calculer les coefficients de [Cij] de la façon suivante: Soient X(t) et Y(t) des signaux aléatoires complexes, non périodiques, centrés et stationnaires du deuxième ordre. On définit la fonction de corrélation des deux signaux comme l'espérance mathématique du produit de X(t) par le complexe conjugué de Y(t-τ), τ étant le décalage temporel entre les deux signaux. corrélation^ (τ) = E[X(t)Y * (t - r)] = (t, ώ)Y * (t -τ, ώ)dP(ώ)
Dans le cas de signaux ergodiques, la fonction de corrélation vérifie l'égalité suivante: Dans la pratique l'intégrale se calcule sur un intervalle de temps fini qui correspond à la durée d'intégration. L'homme de métier saura adapter les formules aux cas des signaux périodiques, non centrés ou ne vérifiant pas toutes les propriétés statistiques citées auparavant. On définit la fonction de corrélation normée entre les des deux signaux :
L'utilisation de coefficients de corrélation normes permet de réaliser une détection de cible sans se soucier des différences de niveaux entre X et Y.
Du fait que la fonction de corrélation tend vers zéro lorsque τ tend vers l'infini, on considère dans la pratique que le décalage temporel τ est borné. Par exemple, si τ est compris dans l'intervalle de temps [-τ max , τ max ], alors il existe une valeur τ0 de τ pour laquelle la fonction de corrélation normée atteint son maximum Cχγ5 coefficient de corrélation maximum entre les deux sous-antennes linéaires. Le décalage temporel τ0 est déterminé par la géométrie de l'antenne. Dans le cas de deux sous-antennes linéaires identiques sécantes en leur centre, la maximum
CXY est atteint pour τo=0. Les coefficients de corrélation maximum Cij sont obtenus en remplaçant les signaux aléatoires X(t) et Y(t) par les signaux combinés utiles tels que définis auparavant TSi et TGj. Les coefficients de corrélation Cij forment donc une matrice
[Cij], dont les valeurs sont comprises entre 0 et 1. Une valeur de coefficient de corrélation maximum Cij supérieure à un seuil de corrélation prédéfini implique qu'au moins une source ou une cible est détectée à l'intersection virtuelle des lobes de directivités des deux sous-antennes linéaires 2i et 3j. Dans le cas de la figure 1, on détermine la présence d'une source ou cible à l'intersection du site i et du gisement j. Une autre méthode de calcul, basée sur l'exploitation de signaux combinés réels, permet de simplifier l'étape de calcul. Les coefficients de corrélation sont alors déterminés, en considérant la fonction de corrélation de la façon suivante:
corrélation^ (τ) = HE jx(t) + Y(t - τtf ]- E jx(t)f ]- E[Y(T.)|2 }
Ou encore
corrélationx γ (τ) = -(E |X(t) + Y(t - τtf J- E X(t) - Y(t - τtf )
Cette méthode permet d'obtenir les coefficients de corrélation directement à partir des puissances des signaux en effectuant simplement des sommations ou des soustractions. Par ailleurs, on peut envisager d'exclure des signaux trop faibles de la détection. Ainsi, on peut au préalable calculer le dénominateur de la fonction de corrélation normée mentionné ci-dessus, et le comparer à un seuil minimal. Lorsque le dénominateur de la fonction de corrélation normée est inférieur au seuil minimal, le coefficient de corrélation correspondant n'est pas pris en compte pour la détection, ce qui revient à lui donner une valeur nulle. On peut ainsi réduire de façon importante la durée d'intégration nécessaire pour des performances similaires. En variante, on peut également comparer chaque seuil du dénominateur à un seuil respectif.
Pour garantir un résultat optimal, il est souhaitable que l'acquisition des signaux utilisés pour le calcul de corrélation soit synchrone. Bien qu'on ait décrit une solution de calcul de corrélation dans le domaine temporel, on peut également envisager d'effectuer les calculs des coefficients de corrélation dans le domaine f équentiel, par exemple pour une application de l'antenne à un sonar. Les coefficients de corrélation dans le domaine fréquentiel peuvent être déterminés à partir de la fonction de cohérence définie de la façon suivante. Les transformées de Fourier des fonctions de corrélation de deux signaux X et Y précédemment définies sont les densités inter-spectrales (ou encore densité spectrale d'interaction).
Transformée de Fourier (corrélation XY )(f)= S XY (f)
De même, les transformées de Fourier des fonctions de corrélation des signaux X et Y précédemment définies sont les densités spectrales de puissance des signaux X et Y .
Transformée de Fourier(corrélationχχ)(f)=Sχχ(f) Transformée de Fourier(corrélationγγ)(f)=Sγγ(f) La fonction de cohérence de entre X et Y est définie par
Le calcul des coefficients de cohérence se généralise pour toutes bandes de fréquences d'analyse Bf. Dans ce cas le calcul de la fonction de cohérence devient
\Λ On peut prévoir que les dispositifs de traitement d'antenne 4 et 5 pondèrent les signaux de base des capteurs en fonction de différences de directivité ou de sensibilité, avant de réaliser la combinaison (par exemple linéaire) de ces signaux. Les dispositifs de traitement d'antenne peuvent également comprendre un traitement adaptatif qui a pour fonction d'éliminer un signal parasite, comme celui provenant d'un brouilleur ou tout autre traitement qui permettent d'améliorer les fonctionnalités et les performances de l'antenne et du traitement de données associé. Les dispositifs de traitement de signal 6 et 7 des signaux combinés peuvent réaliser: des filtrages passe-bande, des filtrages Doppler ou MTI, des traitements de compression d'impulsion ou des mesures d'écartométrie ou tout autre traitement qui permettent d'améliorer les fonctionnalités et les performances de l'antenne et du traitement de données associé. Bien que cela n'ait pas été représenté, l'antenne peut inclure des étages de traitement de données adéquats, fournissant des informations appropriées aux opérateurs. De façon générale, le calcul des coefficients de corrélation sera effectué de préférence après une étape de traitement d'antenne et une étape de traitement du signal. Le calcul des coefficients de corrélation sera généralement suivi d'une étape de seuillage et de traitement d'information. Les étages de traitement d'information, correspondant aux dispositifs 8 à 10 sur la figure 1, ont par exemple pour fonction de détecter, localiser ou afficher la présence d'une source ou d'une cible. Dans le cas des signaux discrets, le calcul des coefficients de corrélation peut être effectué sur un nombre N d'échantillons des signaux combinés utiles. L'homme de métier déterminera le nombre d'échantillons nécessaire en fonction des probabilités souhaitées de détection et de fausse alarme. Par exemple dans le domaine temporel, on considère N échantillons temporels des signaux complexes X et Y et on fait l'hypothèse que le maximum Oχγ est atteint pour τo=0.
Si on élimine les signaux trop faibles en faisant un test sur le dénominateur comme cela a été décrit précédemment, alors on arrive à réduire de façon importante le nombre d'échantillons N nécessaires pour des performances similaires en probabilité de fausse alarme et de détection.
Des études et des essais comparatifs ont été réalisés. L'antenne selon l'invention présente deux portions de ligne droites perpendiculaires composées chacune de 25 modules, soit au total 50 modules. L'antenne de référence présente une matrice de 100 modules répartis sur une surface carrée. Les antennes ont été comparées lors des études selon trois types de cible connus par l'homme de métier: cible non fluctante, cible lentement fiuctante et cible rapidement fluctante. Pour les essais, l'émetteur utilisé comprend un synthétiseur émettant un signal à 9,345 GHz, découpé en impulsions par un commutateur. Les voies des antennes ont été transposées en f équence et numérisées à une fréquence d'échantillonnage de 1 MHz. On a testé les capacités de détection des antennes en fonction du rapport signal à bruit en pointant les antennes en direction de l'émetteur. On a par ailleurs testé les capacités des antennes à rejeter les cibles hors du lobe de détection, en dépointant l'antenne en gisement. L'influence d'un brouilleur (générateur de bruit de fond important) à proximité de l'émetteur a également été testée Le brouilleur a été simulé par une modulation de fréquence du synthétiseur. Toutes choses étant égales par ailleurs, les deux antennes obtiennent une même probabilité de détection lorsque le nombre d'échantillons N de l'antenne de l'invention avec le procédé de test du dénominateur est 4 fois supérieur à celui de l'antenne de référence, pour une cible non fluctuante et lentement fluctuante ; pour une cible rapidement fluctuante, l'antenne de l'invention avec le procédé de test du dénominateur obtient une meilleure probabilité de détection lorsque le nombre d'échantillons N est 4 fois supérieur à celui de l'antenne de référence. Cette amélioration de performance de l'antenne de l'invention avec le procédé de test du dénominateur peut s'illustrer par le rapport signal à bruit nécessaire pour obtenir une probabilité de détection de 0,9 lorsque la probabilité de fausse alarme est de 10"4, de
6dB inférieur à celui de l'antenne de référence. De plus, pour un nombre de modules réduit de moitié, l'antenne de l'invention permet alors d'obtenir les mêmes performances en probabilité de détection et en probabilité de fausse alarme que l'antenne de référence. On comprend également que ces performances de l'antenne de l'invention seraient sensiblement meilleures que celles d'une antenne de référence présentant un même nombre de modules, à condition de diminuer suffisamment le niveau des lobes secondaires par rapport à celui du lobe principal. Du point de vue théorique le calcul des coefficients de corrélation s'apparente à une intégration non cohérente qui se distingue des intégrations cohérentes habituellement réalisées sur les antennes. La détection non cohérente peut être prolongée sur un temps plus long que l'intégration cohérente. Les lobes secondaires associés au traitement de l'antenne de l'invention se répartissent ainsi aléatoirement sur le plan perpendiculaire au lobe central (dans l'exemple, le plan site-gisement) et non de façon déterministe. On constate donc, comme illustré aux figures 2 à 4, que l'antenne n'accroche pas de cible sur les lobes secondaires. L'antenne de l'invention présente par ailleurs une résolution 2,5 fois supérieure à celle de l'antenne de référence, du fait de la longueur supérieure des portions de ligne par rapport aux côtés du carré de l'antenne de référence. Le procédé de test du dénominateur du coefficient de corrélation a permis en pratique de réduire par 3 le nombre nécessaire d'échantillons pour un niveau de performances donné.
Les figures 2 à 4 illustrent le diagramme de détection Dl d'une antenne classique, comparé avec les diagrammes D2 et D3 d'une antenne cruciforme, dans différents cas. Dl correspond au diagramme généré par l'antenne de référence, D2 au diagramme généré par l'antenne selon l'invention et D3 est le diagramme obtenu à partir de D2 après seuillage. La figure 2 identifie les performances de localisation en présence d'une cible unique. On constate que les diagrammes D2 et D3 présentent un tracé très net autour de la cible 91 détectée. Par contraste, les lobes secondaires de l'antenne classique donnent un contour flou de la cible 91 dans le diagramme Dl . La figure 3 identifie les performances de localisation en présence d'une cible unique et d'un brouilleur à proximité. On constate sur les diagrammes D2 et D3 que la cible 91 et le brouilleur 92 sont correctement localisés. On constate en outre que le tracé de la cible et du brouilleur sont beaucoup plus nets dans D2 et D3 que dans Dl . La figure 4 identifie les performances de localisation en présence de deux cibles 93 et 94. On constate que D2 et D3 présentent une résolution supérieure à Dl. D2 et D3 permettent de distinguer les deux cibles 93 et 94, contrairement à Dl. Afin que la présence d'un brouilleur au même emplacement que la cible ne réduise pas les performances de localisation de l'antenne, celle-ci peut réaliser les étapes suivantes: localiser le brouilleur et pointer vers le brouilleur, mesurer le signal provenant du brouilleur, retrancher ce signal des signaux mesurés ultérieurement par les modules. L'inclinaison des sous-antennes linéaires, par exemple à 45° par rapport à leur axe initial permet également de réduire l'influence d'un brouilleur sur les mesures. Bien que l'invention se soit révélée particulièrement avantageuse pour des capteurs radar, on peut bien entendu prévoir d'appliquer cette invention à des antennes dont les capteurs élémentaires sont des hydrophones, des microphones, des transducteurs, des capteurs radioélectriques, électromagnétiques, ultrasons, accéléromètres, optiques ou infrarouges. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine aéronautique pour détecter des obstacles ou objets, ou en fournir une image. On peut également utiliser l'invention dans le domaine sous-marin pour détecter des obstacles ou des objets sous-marins, ou en fournir une image. On peut encore utiliser l'invention dans le domaine astronomique pour détecter, voire fournir une image des objets célestes proches de la terre comme des satellites ou des missiles balistiques, ou pouvant être très éloignés comme des étoiles. On peut aussi utiliser l'invention dans le domaine spatial pour détecter à partir du ciel, voire fournir une image des objets proches de la terre comme des objets volants, ou sur la terre comme des objets fixes ou mobiles. On peut aussi utiliser l'invention dans le domaine sismologique pour détecter, voire fournir une image, des objets solides, liquides ou gazeux enfouis dans ou sous la surface terrestre. On peut aussi utiliser l'invention dans le domaine médical pour détecter, voire fournir une image, d'être vivants ou d'objets solides, liquides ou gazeux se trouvant à l'intérieur du corps humain. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine de la sécurité, par exemple terrestre pour détecter, voire fournir une image, des intrusions dans un espace protégé. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine maritime pour détecter, voire fournir une image, des bâtiments de surface. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine de la sécurité aéronautique pour détecter, voire fournir une image, des aéronefs navigant autour d'une zone sensible comme par exemple, des aéroports, des centrales nucléaires, des bâtiments protégés. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine de la navigation terrestre (par exemple automobile), navale (par exemple bateau), sous-marine (par exemple sous-marin), aéronautique (par exemple avion de ligne) pour détecter, voire fournir une image, des obstacles non visibles, et ainsi améliorer leur sécurité. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine des communications spatiales terrestres ou sous-marines, pour augmenter le nombre de canaux de communications et en améliorer leur réception. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine de la guerre électronique, pour améliorer les performances de détection. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine des autodirecteurs de missiles ou de torpilles, pour améliorer les performances de navigation. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine acoustique, pour améliorer les performances des micros. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine robotique, par exemple, pour détecter, voire fournir une image, des objets ou des obstacles se trouvant aux alentours du robot. On peut par exemple utiliser l'invention dans le domaine du contrôle non destructif, pour améliorer les performances des sondes ultrasoniques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Antenne (1) caractérisée en ce qu'elle comprend : -une première (2) et une deuxième (3) sous-antennes linéaires : -présentant chacune une pluralité de capteurs (21-2M, 31-3N) agencés pour former respectivement des première et deuxième portions de lignes, chaque capteur générant un signal de base (Si'. Gj'); -l'angle entre des vecteurs directeurs respectifs des première et deuxième tangentes au milieu respectivement des première et deuxième portions de ligne étant compris entre 30° et 150°; -un dispositif de traitement d'antenne (4, 5) formant plusieurs signaux combinés (VSi, VGj) pour chaque portion de ligne, ce signal étant une combinaison des signaux de base des capteurs de cette portion de ligne; -un dispositif de traitement (6,7) de signal générant des signaux combinés utiles (TSi, TGj) en filtrant le bruit des signaux combinés provenant de chaque portion de ligne ; -un dispositif de calcul (8) des coefficients de corrélation ([Cij]) entre les signaux combinés utiles de la première portion de ligne et les signaux combinés utiles de la deuxième portion de ligne ; -un dispositif (8) générant un signal de détection ([Rij]) lorsqu'un coefficient de corrélation dépasse un seuil prédéterminé.
2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif de détection de cible, comparant chaque coefficient de corrélation calculé à un seuil prédéfini associé, détectant et localisant une cible lorsqu'un coefficient de corrélation dépasse le seuil associé.
3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de traitement (9) du signal de détection et des coefficients de corrélation générant des informations concernant la cible détectée.
4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'information générée comprend la distance, le site, le gisement et la vitesse de la cible.
5. Antenne selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif (10) affichant les informations générées.
6. Antenne selon l'une quelconque des précédentes, caractérisée en ce que chaque capteur comprend plusieurs capteurs élémentaires choisis dans le groupe constitué des capteurs radar, radio-électriques, électromagnétiques, hydrophones, transducteurs, microphones, ultra-son, accéléromètres, optiques ou infrarouge.
7. Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que: -les capteurs élémentaires sont émissifs; -le dispositif de traitement de données traitant les signaux combinés en fonction du signal émis par chaque capteur, ce traitement comprenant par exemple une compression d' impulsion.
8. Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un émetteur, le dispositif de traitement de données traitant les signaux combinés en fonction du signal émis par l'émetteur, ce traitement comprenant par exemple une compression d'impulsion.
9. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les première et deuxième portions de lignes sont des courbes sans point d'inflexion.
10. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les première et deuxième portions de lignes sont droites et orientées respectivement en site et en gisement.
11. Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce que les portions de lignes droites ne sont pas parallèles.
EP04805462A 2003-11-17 2004-11-16 Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe Withdrawn EP1690320A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0313418A FR2862439B1 (fr) 2003-11-17 2003-11-17 Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe
PCT/FR2004/002925 WO2005050786A1 (fr) 2003-11-17 2004-11-16 Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1690320A1 true EP1690320A1 (fr) 2006-08-16

Family

ID=34508513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04805462A Withdrawn EP1690320A1 (fr) 2003-11-17 2004-11-16 Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7372425B2 (fr)
EP (1) EP1690320A1 (fr)
JP (1) JP4431148B2 (fr)
CN (1) CN1902781B (fr)
CA (1) CA2546268C (fr)
FR (1) FR2862439B1 (fr)
WO (1) WO2005050786A1 (fr)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2862439B1 (fr) * 2003-11-17 2006-02-10 Jean Marc Cortambert Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe
FR2885736B1 (fr) * 2005-05-16 2007-08-03 Jean Marc Cortambert Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe pour radar aeroporte
JP4576515B2 (ja) * 2007-03-06 2010-11-10 学校法人慶應義塾 イベント検出装置
US8390802B2 (en) * 2009-05-13 2013-03-05 Bae Systems Information And Electronic Systems Intergration Inc. Distributed array semi-active laser designator sensor
FR2959067B1 (fr) * 2010-04-16 2012-04-06 Thales Sa Traitement adaptatif de formation de voies pour sonar actif
JP5604275B2 (ja) * 2010-12-02 2014-10-08 富士通テン株式会社 相関低減方法、音声信号変換装置および音響再生装置
FR2978560A1 (fr) * 2011-07-29 2013-02-01 Jean-Marc Cortambert Dispositif de detection d'une cible resistant au fouillis, procede de detection
US8587316B2 (en) 2011-12-08 2013-11-19 Pgs Geophysical As Noise reduction systems and methods for a geophysical survey cable
CN104253314A (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 耀登科技股份有限公司 移动通信天线系统及其天线模块
JP6222454B2 (ja) * 2013-12-20 2017-11-01 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 生体情報測定装置及び生体情報測定方法
US10042074B2 (en) 2014-06-05 2018-08-07 The Charles Machine Works, Inc. Underground utility line locator and method for use
GB2539727B (en) 2015-06-25 2021-05-12 Airspan Ip Holdco Llc A configurable antenna and method of operating such a configurable antenna
CN107787595B (zh) * 2015-06-25 2021-07-13 艾尔斯潘网络公司 管理无线网络中的外部干扰
FR3048318B1 (fr) * 2016-02-26 2018-04-06 Thales Capteur integre d'interception des emissions radioelectriques com/rad
CN117420520B (zh) * 2023-12-18 2024-03-29 中国电子科技集团公司第十研究所 基于信号处理信息的二次雷达询问天线检测方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1941268B2 (de) * 1969-08-13 1972-04-13 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Radarantennenanordnung mit primaerradarantenne und zwei sekundaerantennen sowie nebenkeulen-abfrage- bzw -antwortunterdrueckung
EP0158690A1 (fr) * 1984-04-17 1985-10-23 Anthony Richard Gillespie Appareil de thermographie pour la mesure de la distribution de température dans un miliéu quasi-diélectrique
US5341142A (en) * 1987-07-24 1994-08-23 Northrop Grumman Corporation Target acquisition and tracking system
US4864309A (en) * 1987-08-18 1989-09-05 Hughes Aircraft Company Microwave radiometer
US5828334A (en) * 1994-11-10 1998-10-27 Deegan; Thierry Passive aircraft and missile detection device
US5621325A (en) * 1995-05-16 1997-04-15 The Charles Machine Works, Inc. Avoiding ghosting artifacts during surface location of subsurface transmitters
FR2745145B1 (fr) * 1996-02-15 1998-06-12 France Etat Antenne lineaire acoustique avec dispositif de levee d'ambiguite
FR2773269B1 (fr) * 1997-12-30 2000-03-17 Thomson Csf Dispositif large bande de detection, notamment de radars
FR2862439B1 (fr) * 2003-11-17 2006-02-10 Jean Marc Cortambert Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe
FR2885736B1 (fr) * 2005-05-16 2007-08-03 Jean Marc Cortambert Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe pour radar aeroporte

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005050786A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005050786B1 (fr) 2005-09-01
JP2007515107A (ja) 2007-06-07
US7372425B2 (en) 2008-05-13
CA2546268A1 (fr) 2005-06-02
CN1902781A (zh) 2007-01-24
CA2546268C (fr) 2013-02-19
US20070063912A1 (en) 2007-03-22
JP4431148B2 (ja) 2010-03-10
FR2862439B1 (fr) 2006-02-10
CN1902781B (zh) 2010-12-29
FR2862439A1 (fr) 2005-05-20
WO2005050786A1 (fr) 2005-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110780271B (zh) 基于卷积神经网络的空间目标多模式雷达分类方法
EP1690320A1 (fr) Antenne cruciforme a sous-antennes lineaires et traitement associe
JP4917206B2 (ja) Ｓａｒレーダーシステム
Clemente et al. Vibrating target micro-Doppler signature in bistatic SAR with a fixed receiver
FR2833356A1 (fr) Radar a ondes de surface
WO2014066360A1 (fr) Système de capteur et procédé de détermination d&#39;un emplacement cible en utilisant un traitement basé sur la densité
CN109765562A (zh) 一种三维前视声像声纳系统和方法
FR2712755A1 (fr) Récepteur Radio Fréquence et son procédé de contrôle.
WO2006123042A2 (fr) Antenne cruciforme a sous -antennes lineaires et traitement associe pour radar aeroporte
EP0752597B1 (fr) Circuit de traitement polarimétrique de détection pour récepteur radar
EP2737337B1 (fr) Dispositif de detection d&#39;une cible resistant au fouillis
Dreo et al. Detection and localization of multiple ships using acoustic vector sensors on buoyancy gliders: Practical design considerations and experimental verifications
EP2544020B1 (fr) Procédé et dispositif de détection d&#39;une cible masquée par des réflecteurs de forte énergie
EP3654059B1 (fr) Procédé de création d&#39;au moins une voie de réception virtuelle par l&#39;utilisation d&#39;une antenne radar et système radar
Tuuk et al. Compressed sensing radar amid noise and clutter using interference covariance information
EP1227333A1 (fr) Procédé et dispositif de localisation d&#39;un émetteur terrestre à partir d&#39;un satellite
Haifawi et al. Drone Detection & Classification with Surveillance ‘Radar On-The-Move’and YOLO
WO2006123043A2 (fr) Systeme d&#39;antennes cruciformes a sous-antennes lineaires et traitement associe
FR2811769A1 (fr) Station de radar et systeme de radar comportant au moins deux de ces stations
WO2021009359A1 (fr) Systéme de détection d&#39;objets longue portée
Baggeroer Sonar arrays and array processing
Zhang et al. A Novel Working Model for Distributed Space-Based Early Warning Radar
Guo et al. Suppression of sea clutter with modified joint domain localized algorithm in shipborne HFSWR
Tan Signal processing for airborne passive radar: Interference suppression and space time adaptive processing techniques for transmissions of opportunity
Bakhchevnikov Express Analysis of the Subsurface Irregularities from UAV

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20060517

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: CORTAMBERT, JEAN-MARC

Owner name: L'OFFICE NATIONAL D'ETUDES ET DE RECHERCHES AEROSP

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: CORTAMBERT, JEAN-MARC

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: CORTAMBERT, JEAN-MARC

Owner name: L'OFFICE NATIONAL D'ETUDES ET DE RECHERCHES AEROSP

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: CORTAMBERT, JEAN-MARC

Owner name: OFFICE NATIONAL D'ETUDES ET DE RECHERCHES AEROSPAT

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: CORTAMBERT, JEAN-MARC

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: H01Q 21/28 20060101ALI20161201BHEP

Ipc: H01Q 1/32 20060101ALI20161201BHEP

Ipc: H01Q 1/28 20060101AFI20161201BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20170103

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: CORTAMBERT, JEAN-MARC

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20170516