FR2494870A1 - Procede et systeme de poursuite de cibles mobiles - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST DU DOMAINE DU TRAITEMENT DU SIGNAL ET CONCERNE UN PROCEDE ET UN SYSTEME DE RECONSTITUTION DE TRAJECTOIRES PERMETTANT DE SUIVRE LES MOUVEMENTS DANS L'ESPACE DE CIBLES MOBILES DONT LA LOI D'EVOLUTION EST INCONNUE. LE PROCEDE CONSISTE A DECOUPER LES SIGNAUX RECUS EN SIGNAUX ELEMENTAIRES OO REPRESENTATIFS DE L'ENSEMBLE DES INFORMATIONS ENGENDREES OU REFLECHIES PAR LES CIBLES, A COMPARER CHACUN DES SIGNAUX ELEMENTAIRES A UNE PLURALITE DE REPLIQUES RELIEES PAR DES REGLES LOGIQUES DE SUCCESSION, A DETERMINER, AU FUR ET A MESURE, LES SUCCESSIONS DE REPLIQUES CORRESPONDANT AVEC LE SIGNAL RECU, ET IL CONSISTE, EN OUTRE A SUBDIVISER LES SIGNAUX ELEMENTAIRES EN ZONES CONTIGUES T, T, T T... ET A RECHERCHER PARMI LES SUCCESSIONS DE REPLIQUES DEJA RETENUES LES SUCCESSIONS QUI CORRESPONDENT A LA FORME DU SIGNAL DANS CHACUNE DES ZONES. L'INVENTION S'APPLIQUE AUX SIGNAUX RADAR, SONAR OU LIDAR.

Description

L'invention est du domaine de traitement du signal et concerne un procédé de reconstitution de trajectoire, à partir de signaux électromagnétiques ou acoustiques, permettant de suivre les mouvements dans l'espace de cibles mobiles telles que des engins dont la loi d'évolution n'est pas connue a priori. Elle concerne également un système trajectographique de poursuite qui fonctionne en temps réel et trouve, ainsi, une application particulièrement intéressante dans les installations ra dars disposées au sol, à bord de véhicules terrestres ou maritimes, et dans les installations aéroportées.

On sait que la trajectographie permet d'étudier les mouvements d'une cible évoluant dans l'espace à partir d'informations engendrées localement ou réfléchies par la cible. Elle consiste à représenter aussi bien la courbe décrite par le centre de gravité d'un mobile que celle relative à un point particulier du mobile.

La trajectographie conduit alors à des tracés de diagrammes en fonction du temps, ou d'un paramètre dépendant tel que la vitesse ou l'accélération, qui sont significatifs des mouvements du mobile observé.

Dans les installations modernes, les informations recueillies au cours du déplacement d'une cible mobile permettent même de prédire, à partir de ces tracés, la plupart des trajectoires et de prendre des dispositions pour intervenir pour modifier le mouvement du mobile.

Ces installations trouvent des applications civiles et militaires particulièrement intéressantes lorsqu'il s'agit de contrôler l'évolution dans l'espace d'un mobile non identifié. Les systèmes de poursuite connus comportent alors des moyens de repérage et de localisation indiquant la présence d'un engin mobile et fournissant à un calculateur numérique des informations sur sa position et ses caractéristiques dynamiques (vitesse, accélération,...) qui servent de base aux calculs de trajectoires. Mais, pour effectuer ces calculs, on utilise des algorithmes complexes qui nécessitent la mise en mémoire d'un volume important de données et qui conduisent à la réalisation de systèmes encombrants notamment lorsqu'on se propose de poursuivre simultanément plusieurs cibles mobiles dont la loi d'évolution dans l'espace est inconnue.

En outre, l'application de ces algorithmes, à la poursuite de cibles mobiles multiples, nécessite des modifications notables des algorithmes qui nuisent à la précision et conduisent à des ambiguités de trajectographie difficiles à lever, principalement, lorsque des trajectoires se croisent.

Enfin les mesures utilisées pour la détermination des trajectoires sont, en pratique, entachées d'un certain nombre d'erreurs dont la cause principale est due au bruit propre du récepteur et aux bruits radioélectriques engendrés par les parasites atmosphériques, les obstacles proches ou lointains, les signaux délivrés par des brouilleurs.

Ces bruits, qui se superposent aux signaux relatifs aux mobiles, limitent la précision des mesures et réduisent ainsi l'efficacité des sys tèmes de poursuite existants.

Pour réduire l'influence du bruit de mesure, le demandeur a déjà proposé un procédé et un appareil, décrits dans la demande de brevet français nO 2.402.971 déposée le 9.9.1977, pour analyser et identifier en temps réel un signal évolutif noyé dans un bruit et dont la loi d'évolution est inconnue. Le procédé repose sur une méthode itérative de recherche de corrélations entre le signal à identifier et une suite limitée de répliques simples, stockées dans une mémoire, que l'on classe en tenant compte des règles logiques d'enchalnement des répliques, dites règles syntactiques.

Dans ce but,le signal à identifier est découpé en une suite de signaux élémentaires qui sont comparés individuellement à la suite des répliques et l'on détermine, au fur et à mesure, la meilleure succession des répliques corespondant au signal à identifier.

Mais ce procédé s'applique difficilement à l'identification et à la poursuite en temps réel de cibles mobiles multiples du fait du volume encore important de données à traiter, croissant avec le nombre de cibles à poursuivre, et du temps de calcul nécessaire pour déterminer la trajectoire suivie par chacun des mobiles.

Une solution connue consiste alors à poursuivre chacun des mobiles au moyen d'un système comprenant des modules de calcul qui travaillent de manière indépendante mais elle conduit à la réalisation d'une installation dont le dimensionnement devient prohibitif, notamment pour des systèmes embarqués, dès lors que le nombre de cibles à poursuivre atteint une dizaine, ce qui est courant dans la pratique.

L'invention remédie à ces inconvénients et à ces limitations.

Elle a pour objet un perfectionnement du procédé d'analyse de signaux évolutifs déjà proposé par le demandeur pour le rendre plus aisément applicable à la poursuite en temps réel de cibles mobiles multiples.

Le perfectionnèment repose sur le découpage des signaux élémentaires déjà cités en zones contiguës et la recherche, pour chacune des zones, des meilleures suites de répliques compatibles avec les règles syntactiques de succession.

Le procédé de poursuite de mobiles conforme à l'invention, consiste donc à découper les signaux reçus en signaux élémentaires représentatifs de la position et du nombre des mobiles repérés, à comparer chacun des signaux élémentaires à une pluralité de répliques, à déterminer, au fur et à mesure, les suites de répliques compatibles avec des règles syntactiques de succession et il est caractérisé en ce qu'on découpe, en outre, chaque signal élémentaire en zones et en ce qu'on recherche les meilleures suites de répliques compatibles correspondant à chacune des zones.

Le découpage en zones est obtenu en analysant successivement chacun des signaux élémentaires, en déterminant les emplacements des valeurs d'extrema relatives à chacun des signaux élémentaires et en choisissant pour limites de zones, les emplacements des minima successivement rencontrés.

La recherche, dans chacune des zones, des meilleures suites de répliques consiste à trier dans les suites de répliques compatibles trouvées lors du traitement du signal élémentaire celles qui ont le plus fort indice de ressemblance, ou le plus faible indice de dissemblance , et dont la réplique placée en dernière position dans chaque suite (ou dernières répliques) correspond à un point du signal élémentaire situé dans la zone examinée.

On voit déjà que le nombre et la largeur des zones obtenues par le procédé de l'invention s'ajustent automatiquement en fonction du nombre et de la position des mobiles repérés.

L'invention concerne un procédé de poursuite de mobiles, dans lequel on détermine en temps réel les trajectoires respectives en recueillant les signaux relatifs à l'ensemble des mobiles pour former des signaux élémentaires de mesure qui- sont comparés à des répliques numérotées et reliées entre elles par des règles syntactiques de succession, la comparaison consistant à mesurer les indices de ressemblance, ou de dissemblance,qui existent entre chaque signal élémentaire et chacune des répliques, puis à ordonner et ranger dans une première mémoire numérique les indices de comparaison et les numéros de répliques correspondants, par ordre décroissant pour les indices de ressemblance et par ordre croissant pour les indices de dissemblance ; le procédé de poursuite comprenant les étapes de traitement du signal suivantes - d'une part, une étape d'initialisation pour le premier signal élémen
taire formé: recherche des répliques qui sont rangées dans la premie
re mémoire et qui sont compatibles avec des règles syntactiques de
succession puis rangement dans un premier et un deuxième bloc d'une
deuxième mémoire des indices de comparaison et des numéros de répli
ques correspondants, - d'autre part, pour chaque signal élémentaire hormis le premier : com
paraison du contenu de la première mémoire, du contenu du premier
bloc de la deuxième mémoire et de l'ensemble des règles syntactiques
pour sélectionner, au moins, une suite de répliques qui figure dans
le premier bloc de la deuxième mémoire et la compléter par une répli
que figurant dans la première mémoire et choisie pour former une nou
velle suite qui soit compatible avec les règles syntactiques, calcul
de l'indice de comparaison existant entre la suite des répliques rete
nue au cours du traitement des signaux élémentaires précedents et cet
te nouvelle suite de répliques, ordonnance et rangement des indices
de comparaison et des numéros de répliques correspondants dans le
deuxième bloc de la deuxième mémoire, par ordre décroissant pour les
indices de ressemblance et par ordre croissant pour les indices de
dissemblance,
ledit procédé de poursuite étant caractérisé en ce qu'il comprend, en
outre, les étapes de traitement de chacun des signaux élémentaires
suivantes - recherche et mémorisation des valeurs d'extrema, - découpage du signal en zones délimitées par deux minima successifs et
recherche du maximum dans chacune des zones, - recherche dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire s'il existe,
pour chacune des zones, un nombre déterminé de suites de répliques
compatibles ayant le plus fort indice de ressemblance, ou le plus
faible indice de dissemblance, et dont la dernière réplique ccrres
pond à un point de la trajectoire situé dans la zone, - classement des suites de répliques trouvées, par ordre décroissant
pour les indices de ressemblance et par ordre croissant pour les indi
ces de dissemblance, et transfert des indices de comparaison et des
suites de répliques correspondantes, identifiées par leur numéro, du
deuxième bloc de la deuxième mémoire dans le premier bloc, - effacement des données du deuxième bloc de la deuxième mémoire.

Lorsqu'il n'existe pas, ou pas assez, de suites de répliques compatibles et dont la dernière réplique correspond à un point de la trajectoire situé dans la zone examinée, l'invention prévoit de compléter les suites manquantes par des suites de répliques formées au moyen du maximum rencontré dans ladite zone.

A la fin du traitement de chaque signal élémentaire, les suites de répliques numérotées qui sont retenues correspondent aux trajectoires suivies par les mobiles observés.

La conformation des signaux élémentaires qui servent à la détèrmination des trajectoires est fonction des conditions expérimentales. Ainsi, par exemple, pour un radar de surveillance aérienne à fonctionnement séquentiel orienté dans une direction de veille, chacun des signaux élémentaires est constitué par la suite des échos recueillis à chaque séquence d'émission du radar. Par contre, pour un radar à émission continue comprenant un dispositif d'antenne à balayage, le signal élémentaire est représenté par la suite des échos recueillis à chaque tour de l'antenne.Enfin, si l'on applique le procédé conforme à l'invention à la synthèse tomographique d'image qui consiste à éclairer au moyen d'un laser, ou d'un émetteur radar à fonctionnement impulsionnel, un objet mobile en rotation en un point de l'espace, et à combiner les multiples signaux réfléchis pour déterminer la forme, ou l'attitude, de l'objet en fonction du temps, les signaux élémentaires sont représentés par l'ensemble des échos reçus en réponse à chacune des impulsions émises.

L'invention concerne aussi un système de poursuite de mobiles comportant un récepteur qui comprend un dispositif de prétraitement découpant les signaux reçus au cours du temps en signaux élémentaires, des premiers moyens de comparer chacun des signaux élémentaires à une multiplicité de signaux types délivrés par un générateur de répliques, un dispositif de tri pour ordonner les indices de comparaison et les transférer, avec les numéros de répliques correspondants, dans une pre mière mémoire numérique et un multiplexeur numérique pour transmettre - d'une part, le résultat de la comparaison avec le premier signal
élémentaire vers des moyens de rechercher, dans la première mémoire,
des répliques compatibles avec des règles logiques de succession et
de les transférer dans un premier et un deuxième bloc d'une deuxième
mémoire numérique, - d'autre part, le résultat de la comparaison de chaque signal élémen
taire hormis le premier, vers des deuxièmes moyens de comparer le
contenu de la première mémoire au contenu du premier bloc de la
deuxième mémoire et à l'ensemble des règles logiques de succession,
pour retenir, au moins, une suite de répliques qui figure dans le
premier bloc de la deuxième mémoire et qui soit compatible avec les
règles de succession, des moyens de calculer l'indice de comparaison
existant entre la suite des répliques retenue au cours du traitement
du signal élémentaire précédent et la nouvelle suite de répliques,
des moyens d'ordonner et de transférer la suite de répliques et les
indices de comparaison correspondants dans le deuxième bloc de la
deuxième mémoire ; ledit système de poursuite étant caractérisé en ce
qu'il comprend, en outre
- un dispositif de recherche d'extremum comportant des moyens de
découper les signaux élémentaires en zones délimitées par deux va
leurs minima successives et des moyens de mémoriser les valeurs des
maxima rencontrés,
- des moyens de lecture sélective pour rechercher, pour chacune des
zones, s'il existe dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire un
nombre déterminé de suites de répliques compatibles ayant le
meilleur indice de comparaison et dont la dernière réplique corres
pond à un point de la trajectoire situé dans la zone, des moyens de
classer et de transférer dans le premier bloc de la deuxième
mémoire les suites de répliques trouvées et des moyens d'effacer le
contenu du deuxième bloc de la deuxième mémoire.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront précisés dans l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés et qui représentent - fig. 1 : un schéma fonctionnel du récepteur faisant partie d'un sys
tème de poursuite de cibles mobiles, - fig. 2 : un organigramme d'un processus de découpage des signaux élé-
mentaires en zonas, - fig. 3 : un organigramme correspondant aux calculs à effectuer pour
sélectionner les suites de répliques compatibles, - fig. 4 : les signaux traités par le dispositif de poursuite pour
l'application au radar de mesure de distance, - fig. 5 : des signaux traités dans le système de poursuite dans
l'application à la synthèse automatique d'image.

Le récepteur du système de poursuite de cibles mobiles de la figure 1 comprend une antenne réceptrice 1 qui applique à 1 'unité de pré-traitement 2 les signaux reçus au cours du temps de l'ensemble des mobiles et qui produit des signaux, appelés signaux élémentaires, mis en forme par détection et intégration.

La constitution des signaux reçus dépend des conditions expérimentales. Par exemple, dans un récepteur radar faisant partie d'une installation de mesure de distance fonctionnant par impulsions, le signal élémentaire comprend la somme des échos engendrés par les mobiles en réponse à chaque séquence d'émission du radar. On peut donc synchroniser le fonctionnement de l'unité de pré-traitement sur une information caractéristique délivrée par l'émetteur pour découper le signal reçu en signaux élémentaires dont la durée dépend de celle de la séquence d'émission.

Chaque signal élémentaire formé par l'unité de pré-traitement 2 et les signaux élaborés par un générateur de répliques 3 sont appliqués à l'entrée d'un premier comparateur 4 qui fournit, pour chacune des répliques, des signaux de corrélation (correspondant à des indices de col paraison) à un dispositif de tri 5 dont la fonction est d'ordonner les indices de comparaison par valeurs décroissantes selon leur ressemblance (ou par valeurs croissantes selon leur dissemblance) et de choisir une partie d'entre eux pour les transférer sous forme de mots numériques avec les numéros des répliques correspondantes, dans les registres successifs d'une première mémoire numérique 6.

Le générateur de répliques 3 est, par exemple, constitué d'une multiplicité de mémoires, numériques ou analogiques, qui sont remplies par les valeurs de signaux types et qui sont lues successivement par un dispositif piloté au moyen des signaux délivrés par une horloge. Un multiplexeur 7, synchronisé sur le fonctionnement de l'unité de pré-traitement 2, connecte, pour le premier signal élémentaire, la sortie de la mémoire 6 à l'entrée d'une unité 8 de recherche de compatibilité des répliques rangées dans la mémoire 6 avec des règles logiques de succession des répliques stockées dans une mémoire 9 et définies en fonction du problème posé.Ainsi, pour la poursuite en distance de mobiles par radar, les règles syntactiques de succession des répliques représentent les variations de distance entre le radar et chacun des mobiles, qui sont admissibles, entre deux mesures consécutives, pour que les résultats obtenus soient significatifs. Par contre, pour le premier signal élémentaire, correspondant à la première mesure, ces règles représentent les positions admissibles des mobiles. Elles peuvent être identiques à celles qui régissent l'évolution des mobiles entre deux signaux élémentaires successifs.

Pour le premier signal élémentaire, l'unité 8 assure, en outre, le transfert des seules répliques compatibles et leurs indices de comparaison dans la première et la seconde partie, ou blocs 101, 102, d'une deuxième mémoire numérique 10. Pour les signaux élémentaires suivants, les répliques compatibles sont transférées uniquement dans le bloc 102.Tous les signaux élémentaires délivrés par l'unité de pré-traitement 2 sont, parallèlement, adressés à l'entrée d'un dispositif de recherche d'extremum 11 de type connu, comprenant des circuits 111 et 112 de détection des extrema et un registre de zones 113 de mémorisation des instants de passage z j et Zj+l aux valeurs des minima et maxima successifs.A chaque minimum détecté,le circuit 111 commande le fonction nement d'un dispositif de lecture sélective 16 qui procède à l'analyse des informations stockées dans la deuxième partie, ou bloc 102, de la mémoire 10.Ces informations sont, pour tous les signaux élémentaires hormis le premier, obtenues au moyen d'un ensemble de traitement des signaux 12 comprenant un comparateur 13, un circuit de calcul d'indice de ressemblance 14 et des moyens d'ordonnance et de transfert 16 qui assurent respectivement - la comparaison du contenu de la mémoire 6 à celui du premier bloc de
la mémoire 10 et aux règles logiques de succession pour rechercher au
moins une chaîne, ou suite de répliques, figurant dans le premier bloc
101 de la mémoire 10 complétée par une réplique trouvée dans la
mémoire 6 et compatible avec les règles logiques de succession, - le calcul de l'indice de ressemblance, ou de dissemblance, pour chacu
ne des nouvelles suites de répliques trouvées, en complétant, pour
chacune des suites, l'indice relatif aux suites figurant dans le bloc
101 par l'indice de la réplique trouvée dans la mémoire 6. Indice
de comparaison,ainsi calculé, caractérise la ressemblance entre chaque
nouvelle suite de répliques et la suite des signaux élémentaires reçus1 - l'ordonnance suivant le meilleur indice de comparaison et le transfert
du résultat dans la deuxième partie de la mémoire 10.

Le dispositif de lecture sélective 16 comporte des moyens de rechercher entre deux minima successifs s'il existe dans le deuxième bloc 102 de la mémoire 10 un nombre déterminé de suites de répliques dont la dernière réplique correspond à un point de la trajectoire situé dans la zone examinée et il comporte, en outre, des moyens de choisir les suites ayant le meilleur indice de comparaison. Une unité de classement et de transfert 17 range, ensuite, ces données ordonnées dans les registres du bloc mémoire 101.

Dans une forme de réalisation de l'invention, un extracteur 18 est relié à la mémoire 10 et peut être déclenché à tout moment pour présenter sur un écran les tracés continus des trajectoires relatives à chacun des mobiles et qui sont mémorisées dans le bloc mémoire 102 sous forme de numéros répliques compatibles mises bout à bout. En variante, les informations contenues dans le bloc mémoire 102 peuvent être utilisées pour commander un dispositif d'écartométrie pour la commande automatique du pointage sur un objectif.

S'il n'existe pas un nombre suffisant de suites de répliques compatibles, dans le bloc mémoire 102, l'unité 16 déclenche le fonctionnement d'un dispositif de simulation 19 qui délivre des suites de répli - ques fabriquées à partir de l'adresse du maximum mesurée dans la zone examinée.

S'il existe un nombre suffisant de suites de répliques compatibles, le dispositif de lecture sélective 16 identifie chacune de ces suites par découpage du signal élémentaire en zones qui sont délimitées par les adresses z.et Z; + 2 contenues dans le registre 113. Le fonctionnement du dispositif 16 représenté par l'organigramme de la figure 3 consiste alors, à entrer dans une mémoire tampon R les adresses suc
z cessives z. et z j+2 et à déclencher un processus logique de recherche
J de suites compatibles et dont la dernière réplique se trouve située dans la zone étudiée.

La figure 2 montre l'organigramme d'un processus itératif de recherche des extrema d'un signal élémentaire, permettant le découpage en zones dont la longueur dépend du nombre de mobiles repérés. Chaque signal élémentaire E o( , appliqué à l'entrée du circuit 11 de la figure 1, est échantillonné et la valeur des échantillons stockée dans une mémoire R qui comporte, de préférence, autant de registres de stockage de
s données qu'il existe de répliques dans le générateur de répliques 3. A la fin de chacun des signaux élémentaires, les données mémorisées sont lues successivement, groupées en paquets et, pour chaque paquet, additionnées entre elles pour procéder à un lissage du signal.

La recherche des minima et maxima s'effectue ensuite suivant deux boucles fonctionnant successivement et dont chacune conduit à comparer la valeur t d'un paquet d'échantillons à celle contenue dans un des registres d'extremum pour noter dans une mémoire temporaire R (ou
z mémoire de zones) le positionnement sur le signal élémentaire de l'extremum trouvé. A l'initialisation du processus itératif, les registres de minimum 111 et de maximum 112 de la figure 1 sont remplis respectivement par des 0 et des 1.Pour le premier paquet de données, on déclenche la recherche de maximum en comparant la valeur t du paquet d'échantillons à la valeur vM mémorisée dans le registre de maximum, et, lorsque la comparaison est positive, on met la valeur t à la place de vM dans le registre de maximum et on note l'adresse i du paquet dans le registre adresse associé aM. Puis on examine le paquet d'échantillons suivant.

Si pour ce deuxième paquet, le résultat de la comparaison indique que on VM, os commande le transfert dans le premier registre de la mémoire de zone Rz, de la valeur aM, contenue dans le registre de maximum, on remplace, dans le registre de minimum, la valeur 1 par vM et on déclenche le fonctionnement de la boucle de recherche de minima afin de stocker l'adresse d'un minimum dans le registre suivant de la mémoire Rz.

Le fonctionnement itératif se poursuit jusqu'à l'examen complet du con tenu de la mémoire R . A ce moment, les registres de la mémoire R con
s z tiennent les instants d'arrivée z., Zj+2 des minima aux adresses j, j+2...,et celles Zj 12 Zi 3de ceux des maxima aux adresses intermédiaires j+l, j+3.

On connait donc à chaque instant les valeurs d'extrema du signal élémentaire et leurs instants d'arrivée.

La recherche, dans chacune des zones, d'un nombre q de suites de répliques compatibles avec les règles logiques de succession et dont la dernière réplique correspond à un point du signal élémentaire situé dans la zone examinée est organisée conformément à l'organigramme de la figure 3. Les suites S1, S2, Sk des répliques compatibles trouvées au cours du traitement des signaux élémentaires, y compris le dernier, sont mémorisées dans le bloc 102 de la mémoire 10 ; classées par valeurs d'indices de comparaison décroissants s'il s'agit d'indices de ressemblance.Les suites sont lues successivement et la dernière réplique Rk identifiée par son numéro est, pour chacune des suites, comparée aux couples de valeurs z et j z qui sont contenues dans la mémoire R jus
j j+2 z qu'à ce qu'on trouve dans le bloc 102 un nombre déterminé q de suites compatibles. Lorsque l'on a trouvé le nombre de suites de répliques désiré, on efface, dans le bloc 102, les autres suites relatives à la zone examinée.Le processus itératif se poursuit pour chacune des zones jusqu'à épuisement des données contenues dans le registre de zones R
z
S'il n'existe pas, ou pas assez, de suites de répliques compatibles, on crée, au moins, une suite de répliques au moyen de l'adresse du maximum repérée à l'adresse j+l du registre de zones R et correspon
z dant à un numéro de réplique déterminé. La nouvelle suite est obtenue en mettant en dernière position, c'est-à-dire à la place occupée par la dernière réplique, le numéro de réplique correspondant à l'adresse du maximum, en complétant la suite par des 0, et en donnant à la suite créée un indice de comparaison qui est, par exemple, celui de la plus mauvaise suite de répliques figurant dans le bloc i02 de la mémoire 10.

Le fonctionnement du système de poursuite représenté figure 1 va, maintenant, être expliqué dans l'utilisation à la poursuite en distance de trois mobiles au moyen d'un radar à fonctionnement impulsionnel comportant un ensemble fixe d'antennes émettrices et réceptrices qui visent un espace aérien délimité. En réponse aux signaux radioélectriques émis périodiquement (fig. 4a), le récepteur recueille les signaux d'échos engendrés par chacun des mobiles dans l'environnement observé et délivre des signaux représentés fig. 4b. Les positions tem porelles et l'amplitude des impulsions engendrées dépendent de la distance séparant le récepteur des mobiles observés et elles varient conformément aux mouvements desdits mobiles.Pour un système radar de 6 km de portée, le générateur 3 de la figure 1 est conçu pour engendrer 600 ré- pliques de signaux élémentaires R1, R2, R ... R600 susceptibles de compo-
q ser le signal à analyser. Cette série de répliques correspond à une résolution en distance de 100 m.Les règles logiques de succession des répliques compatibles Rp, Rp', entre signaux élémentaires successifs p et p' sont fixés à partir des contraintes imposées sur la vitesse des mobiles et sont choisies, ici, pour satisfaire la relation
1P P'1430 (1)
Cette relation définit l'écart maximum tolérable entre deux numéros de répliques trouvées compatibles au cours du traitement de deux signaux élémentaires successifs et correspondant à un déplacement des mobiles au plus égal à 300m pour des signaux élémentaires de périodes une seconde se succédant à la fréquence de 1HZ.

La mémoire 6 comporte alors, 600 registres recevant, à la fin du premier signal élémentaire, les numéros de répliques et les indices de comparaisonIPl (p = 1,600) associés. La comparaison consiste ici à décomposer le signal élémentaire en 600 échantillons et à mesurer la valeur de chacun des échantillons. Le tri est réduit à un classement des résultats obtenus par valeurs décroissantes.

Pour le second signal élémentaire les numéros de répliques p et les indices de comparaison associés I 2p sont mis en mémoire 6 à la place des informations précédentes. Le comparateur 13 et le circuit de calcul d'indice de ressemblance 14 déterminent les indices de comparaison I 1p, 2p' existant entre le signal reçu des premiers et seconds signaux élémentaires et les différentes suites de répliques compatibles Rp, Rp,. La comparaison s'effectue à l'aide des éléments stockés dans le bloc 101 de la mémoire 10, qui ne dépendent que du premier signal élémentaire, des éléments mémorisés dans la mémoire 6, qui ne dépendent que du second signal élémentaire, et des règles de succession entre signaux élémentaires que l'on s'est imposées -(|P -- 'K30 Les suites des numéros de répliques (p, p') et les indices de comparaison I p p'
1 2 sont ordonnés et transférés dans le bloc 102.

Parallèlement, le circuit de recherche d'extremum 1l calcule les adresses relatives aux maxima et minima al, a2, a3 et bl, b2, b3,rencontrés sur le signal élémentaire aux instants tl, t2, t3 et T1, T2, T3.

(figure 4b).

Le découpage en zones T1,T2, T2-T3, T3 T et le choix des répliques compatibles mémorisées dans le bloc 102 s'effectuent, par exemple, conformément aux processus itératifs qui ont été décrits en références aux figures 2 et 3.

Pour reconstituer à un instant donné les trajectoires suivies par chacun des mobiles, il suffit d'extraire, au moment du découpage en zones, la suite de répliques compatible ayant dans chacune des zones le -plus grand indice de ressemblance.

Le procédé de l'invention peut également être appliqué à de nombreux autres problèmes comme, par exemple, au problème de la second naissance de forme par radar, ou lidar, et plus particulièrement à 'image gerie par synthèse tomographique.

Le problème d'imagerie par synthèse tomographique consiste à reconstituer automatiquement l'image de cibles en rotation apparente en considérant qu'une cible illuminée par un laser, ou un radar, est constituée d'un ensemble de points réfléchissants, appelés points brillants, et que les instants de réception des maxima locaux d'une réponse impulsionnelle mesurent la distance entre le radar, ou le lidar, et les points réfléchissants correspondants. On interprètera donc chaque maximum local comme étant dû à un écho sur l'un des points réfléchissants de la cible.

La figure 5a représente schématiquement les signaux échos résultant d'une impulsion émise vers une cible pour deux positions angu laires, ou attitudes, 90 et z 1 connues de la cible par rapport à l'émet-
0 1 teur. Un procédé connu de synthèse d'image à partir des réponses impulsionnelles 41, 42, 43 et 44, 45, 46 consiste alors à calculer, pour cha cune des positions angulaires 8 Ow 9 1 . de la cible, la distance sépa- rant le radar à chacun des points brillants, à tracer en temps differé des réseaux de droites parallèles 23, 22, 21 et 26, 25, 24 (fig. 5b) représentant ces distances X en fonction de chacune des positions angulaires connues, à chercher les points d'intersection des réseaux de droite et à choisir les seuls points d'intersection 35, 31, 27 significatifs de la position relative des points brillants. Les autres points d'intersection 28, 29, 30, 32, 33, 34 constituent des positions ambiguës délicates à éliminer. Le procédé de traitement des signaux conforme à l'invention élimine automatiquement ces ambiguités en assimilant chacun des points brillants à un mobile et en effectuant en temps réel une poursuite en distance de chacun des points brillants.

L'invention présente tous les avantages inhérents au procédé d'analyse et d'identification d'un signal évolutif noyé dans un bruit qui a été déjà étudié par le demandeur : fonctionnement en temps réel, réduction des mémoires de stockage de données meme pour des signaux de grande longueur, application aux signaux dont la loi d'évolution est inconnue a priori. En outre, elle apporte des avantages supplémentaires tels que le traitement simultané de plusieurs signaux évolutifs.

Le procédé de poursuite conforme à l'invention peut donc trouver des applications dans de nombreux domaines et il couvre, bien évidemment, les installations dans lesquelles le calculateur est un calculateur cablé ou programme.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1- Procédé de poursuite de mobiles dans lequel on détermine en temps réel les trajectoires respectives en recueillant les signaux relatifs à l'ensemble des mobiles pour former des signaux élémentaires de mesure qui sont comparés à des répliques numérotées et reliées entre elles par des règles syntactiques de succession, la comparaison consistant à mesurer les indices de ressemblance, ou de dissemblance, qui existent entre chaque signal élémentaire et chacune des répliques puis à ordonner et ranger dans une première mémoire numérique les indices de comparaison et les numéros de répliques correspondants, par ordre décroissant pour les indices de ressemblance et par ordre croissant pour les indices de dissemblance ; le procédé de poursuite comprenant les étapes de traitement du signal suivantes - d'une part, une étape d'initialisation, pour le premier signal élémen

taire formé : recherche des répliques qui sont rangées dans la pre

mière mémoire et qui sont compatibles avec des règles syntactiques de

succession ; puis rangement dans un premier et un deuxième bloc d'une

deuxième mémoire des indices de comparaison et des numéros de répli

ques correspondants - d'autre part, pour chaque signal élémentaire hormis le premier : com

paraison du contenu de la première mémoire, du contenu du premier bloc

de la deuxième mémoire et de l'ensemble des règles syntactiques pour

sélectionner, au moins, une suite de répliques qui figure dans le pre

mier bloc de la deuxième mémoire et la compléter par une réplique figu

rant dans la première mémoire et choisie pour former une nouvelle sui

te qui soit compatible avec les règles syntactiques, calcul de l'indi

ce de comparaison existant entre la suite des répliques retenue au

cours du traitement des signaux élémentaires précédents et cette nou

velle suite de répliques, ordonnance et rangement des indices de com

paraison et des numéros de répliques correspondants dans le deuxième

bloc de la deuxième mémoire par ordre décroissant pour les indices de

ressemblance et par ordre croissant pour les indices de dissemblance,

ledit procédé de poursuite étant caractérisé en ce qu'il comprend, en

outre, les étapes suivantes de traitement de chacun des signaux

élémentaires ::

- recherche et mémorisation des valeurs d'extrema,

- découpage du signal en zones délimitées par deux minima

successifs et recherche du maximum dans chacune des zones,

- recherche dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire s'il

existe pour chacune des zones un nombre déterminé de suites

de répliques compatibles ayant le plus fort indice de ressel

blance, ou le plus faible indice de dissemblance, et dont la

dernière réplique correspond à un point de la trajectoire

situé dans la zone,

- classement des suites de répliques trouvées dans l'ensemble

des zones par ordre décroissant pour les indices de ressem-

blance et par ordre croissant pour les indices de dissem

blance, et transfert des indices de comparaison et des sui

tes de répliques correspondantes identifiées par leurs numé

ros, du deuxième bloc de la deuxième mémoire dans le premier

bloc,

- effacement des données du deuxième bloc de la deuxième mé

moire.

2 - Procédé de poursuite de mobiles selon la revendication l dans lequel la recherche et la mémorisation des valeurs d'extrema est obtenue en échantillonnant séquentiellement le signal élémentaire, en comparant entre elles les valeurs échantillonnées successives, en stockant dans des registres les numéros d'échantillons correspondants caractérisé en ce que l'on règle la période d'échantillonnage pour obtenir le même nombre d'échantillons qu'il existe de répliques numérotées.

3 - Procédé de poursuite de mobiles selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'on enregistre les adresses des minima et maxima consécutifs zj et zj+1 dans les registres successifs d'une mémoire temporaire aux adresses respectives j et j+l.

4 - Procédé de poursuite de mobiles selon la revendication 3, caractérisé en ce que le découpage en zones et la recherche, dans chacune des zones, des suites de répliques compatibles ayant le plus fort indice de ressemblance, ou le plus faible indice de dissemblance, et dont la dernière réplique correspond à un point de la trajectoire situé dans ladite zone, sont obtenus par lecture du contenu de la mémoire temporaire aux adresses j et j+2 et en recherchant, dans les suites de répliques compatibles mémorisées dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire, s'il existe un nombre q de suites de répliques dont le numéro de la dernière réplique est compris entre les valeurs zj et zj+2.

5 - Procédé de poursuite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on complète le nombre de suites de répliques compatibles trouvées dans chacune des zones par des suites de répliques formées au moyen de l'adresse du maximum se trouvant dans ladite zone et mise en dernière position d'une suite de répliques comportant des zéros, et avec un indice de ressemblance, ou de dissemblance, égal à celui de la plus mauvaise suite de répliques stockée dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire.

6 - Procédé de poursuite de mobiles selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour reconstituer à chaque instant la trajectoire suivie par chacun des mobiles, on choisit, au moment du découpage en zones et de la recherche associée, dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire, la suite de répliques par zone qui a le plus fort indice de ressemblance, ou le plus faible indice de dissemblance.

7 - Procédé de poursuite de mobiles selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les règles syntactiques de succession appliquées au cours du traitement du premier signal élémen- taire sont différentes des règles- syntactiques appliquées pour l'ensem- ble des signaux élémentaires hormis le premier.

8 - Système de poursuite de mobile comportant un récepteur qui comprend un dispositif de pré-traitement découpant les signaux reçus au cours du temps en signaux élémentaires, des premiers moyens de comparer chacun des signaux élémentaires à une multiplicité de signaux types délivrés par un générateur de répliques, un dispositif de tri pour 3rdon- ner les indices de comparaison et les transférer, avec les numéros de répliques correspondants, dans une première mémoire numérique et un multiplexeur numérique pour transmettre:: - d'une part, le résultat de la comparaison avec le premier signal élé-

mentaire vers des moyens de rechercher, dans la première mémoire, des

répliques compatibles avec des règles logiques de succession et de les

transférer dans un premier et un deuxième bloc d'une deuxième mémoire

numérique, - d'autre part, chaque signal élémentaire, hormis le premier, vers des

deuxièmes moyens de comparer le contenu de la première mémoire au con-

tenu du premier bloc de la deuxième mémoire et à l'ensemble des règles

logiques de succession, pour retenir au moins une suite de répliques

qui figure dans le premier bloc de la deuxième mémoire et qui soit

compatible-avec les règles de succession, des moyens de calculer l'in

dice de comparaison existant entre la suite des répliques retenue au

cours du traitement du signal élémentaire précédent et la nouvelle

suite de répliques, des moyens d'ordonner et de transférer la suite de

répliques et les indices de comparaison correspondants dans le

deuxième bloc de la deuxième mémoire ; ledit système de poursuite

etant caractérisé en ce qu'il comprend, en outre

- un dispositif de recherche d'extremum comportant des moyens de décou

-per les signaux élémentaires en zones délimitées par deux valeurs des

minima successifs et des moyens de mémoriser les adresses des maxima

rencontrés, - des moyens de lecture sélective pour rechercher, pour chacune des zo

nes, s'il existe dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire un nom

bre déterminé de suites de répliques compatibles ayant le meilleur

indice de comparaison et dont la dernière réplique correspond à un

point de la trajectoire situé dans la zone, des moyens de classer et

de transférer dans le premier bloc de la deuxième mémoire les suites

de répliques trouvées et des moyens d'effacer le contenu du deuxième

bloc de la deuxième mémoire.

9 - Système de poursuite de mobiles selon la revendication 8 comprenant des moyens d échantillonner les signaux élémentaires, des moyens de mémoriser les signaux échantillonnés, des moyens de comparer entre eux les échantillons mémorisés pour rechercher les valeurs d'extremum et stocker dans des registres les numéros d'échantillons correspondant à deux extrema consécutifs, caractérisé en ce que les moyens d'échantillonner les signaux élémentaires comportent des moyens de régler la période d'échantillonnage pour obtenir le même nombre d'échantillons qu'il existe de répliques numérotées.

10 - Système de poursuite de mobiles selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transférer, au fur et à mesure, l'adresse des minima et maxima consécutifs, stockées dans les registres d'extremum, dans les registres successifs d'une mémoire temporaire aux adresses respectives j et j+l.

ll - Système de poursuite de mobiles selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de lecture sélective comprennent des moyens de comparer les valeurs d'extrema, qui- sont mémorisées aux adresses j et j+2 de la mémoire temporaire, à la dernière réplique de chacune des suites de répliques compatibles qui sont mémorisées dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire, et des moyens de trier les suites pour ne conserver dans ledit bloc que les meilleures suites compatibles dont la dernière réplique est comprise entre ces valeurs d'extrema.

12 - Système de poursuite de mobiles selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de compléter les suites de répliques compatibles par des répliques créées à partir de l'adresse du maximum z+1 trouvée dans chacune des zones à l'adresse j+l de la mémoire temporaire.

13 - Système selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de créer des suites de répliques constituées de zéros, d'une réplique correspondant à l'adresse du maximum z j+l et d'un indice de ressemblance, ou de dissemblance, égal à celui de la plus mauvaise suite de répliques mémorisées dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire.

14 - Système de poursuite de mobile selon la revendication 13, caractérisé en ce que, pour extraire le signal relatif à chacun des mobiles et reconstituer séparément les trajectoires, il comporte des moyens de choisir, pour chacune des zones, dans le deuxième bloc de la deuxième mémoire, la suite de répliques correspondant au plus fort indice de comparaison, si c'est un indice de ressemblance, ou au plus faible, si c'est un indice de dissemblance.