FR2709185A1

FR2709185A1 - Radar system

Info

Publication number: FR2709185A1
Application number: FR8714088A
Authority: FR
Inventors: Coote Nigel
Original assignee: Plessey Overseas Ltd
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1995-02-24

Abstract

Radar systems intended for height determination. A radar system comprising a transmitter and a receiver incorporating a device for adjusting the width of the transmitted pulses and the bandwidth of the receiver according to the search/tracking height capable of being detected. A device varies the value of a displacement factor with respect to a tracking condition at equilibrium, and varies the limits of the numbers in a status counter used for an integration related to a condition for locking-on to the tracking according to the height above ground. Application to radar altimeters.

Description

La présente invention concerne les systèmes à radar destinés à mesurer la hauteur au-dessus du sol (c'est-à-dire les altimètres), et plus précisément un dispositif destiné à améliorer les performances de certains types d'allimètres aux grandes hauteurs. The present invention relates to radar systems intended to measure the height above the ground (that is to say altimeters), and more specifically a device intended to improve the performance of certain types of allimeters at great heights.

Ces types d'altimètres sont habituellement des altimètres à impulsions ayant une puissance limitée d'émission et un simple système détecteur, dans le récepteur, des impulsions d'écho qui ne sont pas cohérentes d'une impulsion à la suivante. Une autre caractéristique importante de ces altimètres est que, lors du fonctionnement, une plage de hauteurs possibles au-dessus du sol est balayée successivement (à partir d'une hauteur zéro) pendant une phase initiale de recherche, afin qu'un verrouillage soit réalisé sur l'écho le plus proche, celui-ci devant être l'écho du sol placé juste audessous ; ainsi, à la fois pendant la recherche initiale et après le verrouillage, lors de la poursuite de l'écho acquis du sol, seule une hauteur est -considérée à un moment donné
Dans de nombreux systèmes à radar, la phase initiale de détection est plus importante, pour la sensibilité du système, que la boucle de poursuite. Cependant, dans le cas des types d'altimètres considérés dans le présent mémoire, les critères portant sur la puissance d'rémission permettant une poursuite satisfaisante peuvent être semblables à ceux de la détection initiale.These types of altimeters are usually pulse altimeters with limited transmit power and a simple detector system in the receiver for echo pulses that are not consistent from one pulse to the next. Another important characteristic of these altimeters is that, during operation, a range of possible heights above the ground is successively scanned (from a zero height) during an initial search phase, so that locking is achieved. on the nearest echo, this should be the echo of the ground placed just below; thus, both during the initial search and after locking, during the continuation of the acquired echo from the ground, only a height is considered at a given time.
In many radar systems, the initial detection phase is more important for the sensitivity of the system than the tracking loop. However, in the case of the types of altimeters considered in this memo, the criteria relating to the transmission power allowing satisfactory tracking may be similar to those of the initial detection.

L'adaptation de la largeur des impulsions émises et de la largeur de bande du récepteur à la hauteur actuelle de recherche-poursuite, dans de tels altimètres, est l'objet d'une demande séparée de brevet. The adaptation of the width of the pulses transmitted and the bandwidth of the receiver to the current search-tracking height in such altimeters is the subject of a separate patent application.

Dans cette demande en cours d'examen, un système est décrit, dans lequel la variation de la largeur des impulsions et de la largeur de bande aussi (sous forme d'une paire approximativement appariée) provoque une réduction d'un comportement cubique (h3) à un conportement linéaire (proportionnel à h) de l'augmentation des pertes sur le traaet en fonction de la hauteur h. Cette adaptation, telle qu'elle est illustrée sur la figure 3, augmente la largeur du flanc antérieur de l'impulsion filtrée d'écho lorsque la hauteur augmente, toute la poursuite étant réalisée sur le flanc antérieur, et elle a deux effets sur les performances de poursuite; d'abord, le retard de la boucle de poursuite à suivre les variations de hauteur par rapport au sol augmente proportionnellement à la largeur des impulsions, et ensuite l'amplitude de l'erreur sur les fluctuations de hauteur et la hauteur (exprimée en pieds) augmente proportionnellement à la racine carrée de la largeur des impulsions.In this pending application, a system is described, in which the variation of the pulse width and also of the bandwidth (in the form of an approximately matched pair) causes a reduction in cubic behavior (h3 ) to a linear behavior (proportional to h) of the increase in losses on the traaet as a function of the height h. This adaptation, as illustrated in FIG. 3, increases the width of the anterior flank of the filtered echo pulse when the height increases, all tracking being carried out on the anterior flank, and it has two effects on the pursuit performance; first, the delay of the tracking loop to follow the variations in height above the ground increases in proportion to the width of the pulses, and then the amplitude of the error on the fluctuations in height and height (expressed in feet ) increases in proportion to the square root of the pulse width.

Un but de la présente invention est d'étendre la couverture en hauteur de ces altimètres encore plus, pour une puissance déterminée d'émission, par utilisation du fait que les temps permis de réponse du système (c'est- à-dire les retards de la boucle de poursuite et les temps permis pour la déclaration du verrouillage ou de la perte de verrouillage) sont normalement plus grands aux plus grandes hauteurs. L'erreur permise de fluctuation de hauteur-hauteur en poursuite (en pieds) est nor maleeent aussi plus grande aux plus grandes hauteurs. An object of the present invention is to extend the height coverage of these altimeters even more, for a determined transmission power, by using the fact that the allowed response times of the system (i.e. the delays of the pursuit loop and the times allowed for the declaration of the locking or loss of locking) are normally greater at the greater heights. The allowable error in height-height fluctuation in pursuit (in feet) is also normally greater at greater heights.

Ces caractéristiques permettent l'intégration d'un plus grand nombre d'impulsions aux plus grandes hauteurs, donnant de meilleurs résultats statistiques et donc une plus grande couverture en hauteur pour une puissance fixe d'émission. I1 faut noter que les deux types de spécifications, celle qui porte sur les temps de réponse du système et celle qui porte sur l'erreur de fluctuationhauteur de poursuite, doivent etre modifiées ensemble, pour des raisons de logique. Ceci est du au fait que, comme les temps de réponse peuvent etre plus longs, l'erreur possible de hauteur qui en résulte augmente (pour une vitesse déterminée de changement de hauteur d'un aéronef exprimée en pieds/seconde). L'erreur de poursuite ne devrait pas dépasser la moitié de la largeur du flanc antérieur de- l'impulsion filtrée d'écho, car, dans le cas contraire, il est probable que l'altimètre puisse complètement perdre la poursuite de l'écho renvoyé par le sol. Ainsi, de plus grandes erreurs sur la hauteur à de plus grandes hauteurs ne sont tolérables que dans des systèmes dans lesquels la largeur du flanc antérieur augmente avec la hauteur. Inversement, un flanc antérieur plus large donne naturellement un plus grand retard dans la boucle de poursuite, comme remarqué précédemment, si bien que, si ceci n'était pas tolérable à des hauteurs relativement grandies, une partie des gains précédemment revendiqués (réduction du comportement en h en un comportement en h du trajet des pertes) devrait etre abandonnée.These characteristics allow the integration of a greater number of pulses at greater heights, giving better statistical results and therefore greater height coverage for a fixed transmission power. It should be noted that the two types of specifications, that which relates to the system response times and that which relates to the fluctuation error in tracking height, must be modified together, for reasons of logic. This is due to the fact that, as the response times can be longer, the possible height error which results from this increases (for a determined speed of change of height of an aircraft expressed in feet / second). The tracking error should not exceed half the width of the anterior flank of the filtered echo pulse, as otherwise the altimeter is likely to lose tracking echo completely. returned by the ground. Thus, greater errors in height at greater heights are tolerable only in systems in which the width of the anterior flank increases with height. Conversely, a wider anterior flank naturally gives a greater delay in the pursuit loop, as noted previously, so that, if this was not tolerable at relatively greater heights, part of the gains previously claimed (reduction in behavior in h in a behavior in h of the loss path) should be abandoned.

L'arrangement naturel ou préféré est la considération à la fois des temps permis de reponse et des erreurs permises de hauteur comme étant directement proportionnels à la hauteur de recherche-poursuite h. The natural or preferred arrangement is the consideration of both the allowed response times and the allowed height errors as being directly proportional to the search-tracking height h.

Dans ce cas, le nombre d'impulsions intégrées (de manière incohérente) est proportionnel à h et le gain d'intégration qui peut etre obtenu est proportionnel à la racine carrée de h lorsque le rapport signal/bruit d'une seule impulsion est inférieur à O dB et lorsqu'un grand nombre d'impulsions est intégré.In this case, the number of integrated pulses (inconsistently) is proportional to h and the integration gain that can be obtained is proportional to the square root of h when the signal / noise ratio of a single pulse is lower at O dB and when a large number of pulses are integrated.

La présente invention décrit comment un tel gain par intégration de la racine carrée de h peut etre réalisé. Le gain doit etre obtenu à la fois pour la boucle de poursuite et pour la procédure de détection (c'est-à-dire l'acquisition du verrouillage), lorsque la sensibilité doit etre augmentée globalement. The present invention describes how such a gain by integration of the square root of h can be achieved. The gain must be obtained both for the tracking loop and for the detection procedure (i.e. acquisition of the lock), when the sensitivity must be increased overall.

La présente invention concerne un système à radar comprenant un émetteur et un récepteur radar à impulsions comportant un dispositif de réglage de la largeur des impulsions émises et de la largeur de bande du récepteur en fonction de la hauteur détectée de recherche-poursuite, un dispositif de poursuite étant disposé afin qu'il établisse une condition d'équilibre de poursuite lorsque la puissance moyenne détectée à un point d'échantillonnage de poursuite, au flanc antérieur d'une impulsion filtrée d'écho, dépasse la puissance du bruit à un point d'échantillonnage de bruit d'un facteur de déplacement, un dispositif indicateur de verrouillage étant destiné à établir une condition de poursuite de verrouillage par intégration de la puissance de l'écho au-delà de celle qui est nécessaire à la condition de poursuite d'équilibre, détectée à un point d'échantillonnage d'état qui est plus près du pic des impulsions filtrées d'écho que le point d'échantillonnage de poursuite, le dispositif indicateur ' de verrouillage ayant des limites de comptage pour l'intégration donnant la condition de verrouillage de poursuite, et dans lequel un dispositif est destiné à faire varier les limites de comptage pour l'intégration donnant la condition de verrouillage de poursuite et à faire varier la valeur du facteur de déplacement en fonction de la hauteur détectée. The present invention relates to a radar system comprising a transmitter and a pulse radar receiver comprising a device for adjusting the width of the pulses transmitted and the bandwidth of the receiver as a function of the detected search-tracking height, a tracking device tracking being arranged to establish a tracking equilibrium condition when the average power detected at a tracking sampling point, on the anterior edge of a filtered echo pulse, exceeds the noise power at a point d displacement factor noise sampling, a locking indicator device being intended to establish a locking tracking condition by integrating the power of the echo beyond that which is necessary for the tracking tracking condition equilibrium, detected at a state sampling point which is closer to the peak of the filtered echo pulses than the echo point tracking sampling, the locking indicator device having counting limits for integration giving the tracking locking condition, and in which a device is intended to vary the counting limits for integration giving the locking condition tracking and to vary the value of the displacement factor according to the detected height.

Dans un mode de réalisation préféré, les limites de comptage du dispositif de poursuite avec verrouillage sont destinées à varier proportionnellement à la hauteur détectée et le facteur de déplacement est destiné à varier suivant une relation correspondant à la racine carrée de la hauteur. In a preferred embodiment, the counting limits of the locking tracking device are intended to vary in proportion to the height detected and the displacement factor is intended to vary in a relation corresponding to the square root of the height.

Dans un mode de réalisation de la présente invention, le récepteur a un dispositif de détection de seuil destiné à effectuer un test de seuil sur l'amplitude de l'écho échantillonné, prenant des valeurs 0 ou 1, d'une manière telle que
(1) la condition d'équilibre pour la poursuite prend la forme Z (B,is a) =1 dans laquelle
sssig = fraction moyenne des recoupements du seuil au point d'échantillonnage de poursuite,
a = fraction moyenne des recoupements de seuil au point d'échantillonnage de bruit, et
Z = facteur multiplicateur qui varie proportionnellement à la racine carrée de la hauteur actuelle de poursuite a, afin que la racine carrée d'un gain d'intégration en hauteur soit obtenue. Il faut noter que ce facteur multiplicateur règle le facteur de déplacement entre les échantillons du signal et du bruit.In one embodiment of the present invention, the receiver has a threshold detection device intended to perform a threshold test on the amplitude of the sampled echo, taking values 0 or 1, in such a way that
(1) the equilibrium condition for the pursuit takes the form Z (B, is a) = 1 in which
sssig = average fraction of threshold overlaps at the tracking sampling point,
a = average fraction of threshold overlaps at the noise sampling point, and
Z = multiplying factor which varies in proportion to the square root of the current tracking height a, so that the square root of an integration gain in height is obtained. It should be noted that this multiplying factor sets the displacement factor between the signal and noise samples.

(2) Le dispositif indicateur de verrouillage travaille par intégration de la quantité (ssSTAT ) cri) 1 telle que
STAT = fraction moyenne des recoupements du seuil au point d'échantillonnage d'état, et l'intégration est soumise à des limites de comptage qui augr-tent en proportion de la hauteur détectée h si bien que le nombre d'impulsions intégrées pour la décision de verrouillage augmente en proportion de la hauteur h. (2) The locking indicator device works by integrating the amount (ssSTAT) cry) 1 such that
STAT = average fraction of the threshold overlaps at the state sampling point, and the integration is subject to counting limits which increase in proportion to the height detected h so that the number of pulses integrated for the locking decision increases in proportion to the height h.

La présente invention est décrite plus en détails à titre illustratif en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est un graphique de la puissance moyenne des impulsions d'écho reçues en fonction de la hauteur d'échantillonnage dans un altimètre selon un mode de réalisation de l'invention,
la figure 2 représente la réponse d'un compteur d'état de poursuite pour un altimètre tel qu'utilisé sur la figure 1,
les figures 3a, 3b et 3c sont des graphiques donnant la réponse en puissance en fonction de la hauteur d'échantillonnage pour diverses longueurs d'impulsions et largeurs de bande du récepteur, et
la figure 4 représente un arrangement schématique de principe destiné au traitement des signaux d'un altimètre selon un mode de réalisation de la présente invention ; et
la figure 5 est un diagramme synoptique plus détaillé du traitement des signaux de l'altimètre dans le mode de réalisation de la figure 4.The present invention is described in more detail by way of illustration with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a graph of the average power of the echo pulses received as a function of the sampling height in an altimeter according to an embodiment of the invention,
FIG. 2 represents the response of a tracking state counter for an altimeter as used in FIG. 1,
FIGS. 3a, 3b and 3c are graphs giving the power response as a function of the sampling height for various pulse lengths and bandwidths of the receiver, and
FIG. 4 represents a schematic arrangement of principle intended for the processing of the signals of an altimeter according to an embodiment of the present invention; and
FIG. 5 is a more detailed block diagram of the processing of the signals from the altimeter in the embodiment of FIG. 4.

On se réfère à la figure 1 la procédure de poursuite met en oeuvre deux points d'échantillonnage des impulsions filtrées d'écho. Les points d'échantillonnage sont le point d'échantillonnage de "signal" qui est la hauteur actuelle de recherche-poursuite, et le point d'échantillonnage de bruit, qui se trouve à une moindre hauteur à laquelle aucun écho du sol ne doit etre présent, seulement le bruit du récepteur. En mode de recherche, la recherche s'effectue par quantités élémentaires à partir de la hauteur zéro, si bien que les possibilités d'échos à des hauteurs inférieures à la hauteur actuelle de recherche doivent normalement avoir été éliminées. Une condition d'équilibre de poursuite nécessite que la puissance moyenne détectée (écho plus bruit) au point d'échantillonnage de signal dépasse celle du point d'échantillonnage de bruit d'un certain facteur de déplacement , le choix du facteur de déplacement détermine la sensibilité de poursuite. Les corrections de la hauteur actuelle de poursuite par impulsions sont alors proportionnelles à l'excès fractionnaire de la puissance détectée au point d'échantillonnage du signal par rapport au niveau d'équilibre. Referring to FIG. 1, the tracking procedure implements two sampling points of the filtered echo pulses. The sampling points are the "signal" sampling point which is the current search-and-follow height, and the noise sampling point, which is at a lower height at which no ground echo should be present, only the noise from the receiver. In the search mode, the search is carried out in elementary quantities starting from the zero height, so that the possibilities of echoes at heights lower than the current search height should normally have been eliminated. A tracking equilibrium condition requires that the average power detected (echo plus noise) at the signal sampling point exceeds that of the noise sampling point by a certain displacement factor, the choice of the displacement factor determines the tracking sensitivity. Corrections to the current pulse tracking height are then proportional to the fractional excess of power detected at the signal sampling point over the equilibrium level.

Dans le cas des altimètres considérés plus précisément, le procédé d'augmentation de la hauteur de recherche par quantité élémentaires, en mode de recherche, est le même que le procédé d'augmentation de hauteur de poursuite par quantités élémentaires en mode de poursuite, mais la vitesse de recherche exprimée en pieds/ seconde est supérieure dans une certaine mesure, en mode de recherche, à la vitesse de poursuite en mode de poursuite. En l'absence de toute puissance renvoyée au point d'échantillonnage de signal, la procédure de poursuite décrite précédemment augmente la hauteur d'une quantité élémentaire, en moyenne, à une certaine vitesse qui peut être calculée, en pieds/seconde, à cause du fac teur de déplacementj et ceci est réalisé avec précision comme l'impose la recherche. La vitesse du déplacement élémentaire dépend du facteur de déplacement lui-même et de la constante de proportionnalité (la "taille des marches" exprimée en pieds par impulsion) entre la puissance détectée en excès au point d'échantillonnage du signal et la correction de hauteur. La réalisation préférée est telle que le facteur de déplacement est le même dans les modes de recherche et de poursuite, mais la taille des marches doit etre commutée entre les modes de recherche et de poursuite. Cette réalisation présente un avantage car la recherche doit atteindre automatiquement le point final d'équilibre de poursuite et s'y attarder, avant une déclaration formelle de verrouillage, permettant ainsi une augmentation du temps et donnant une plus grande sensibilité pour la déclaration du verrouillage. In the case of altimeters considered more precisely, the method of increasing the search height by elementary quantities, in search mode, is the same as the method of increasing the tracking height by elementary quantities in pursuit mode, but the search speed expressed in feet / second is to a certain extent higher, in search mode, than the chase speed in chase mode. In the absence of any power returned to the signal sampling point, the tracking procedure described above increases the height by an elementary amount, on average, at a certain speed which can be calculated, in feet / second, because of the displacement factor and this is done with precision as required by the research. The speed of the elementary displacement depends on the displacement factor itself and on the proportionality constant (the "step size" expressed in feet per pulse) between the excess detected power at the signal sampling point and the height correction . The preferred embodiment is such that the displacement factor is the same in the search and tracking modes, but the size of the steps must be switched between the search and tracking modes. This achievement has an advantage because the search must automatically reach the end point of pursuit balance and linger there, before a formal declaration of locking, thus allowing an increase in time and giving greater sensitivity for the declaration of locking.

Une caractéristique importante de la présente invention concernant l'augmentation de sensibilité de la procédure de recherche et de poursuite est la modification du facteur de déplacement de manière réglée lorsque la hauteur actuelle de recherche-poursuite augmente. Ceci permet la poursuite à un plus faible rapport signal/bruit, au détriment d'une plus grande fluctuation des hauteurs d'une impulsion à une autre. Cette plus grande fluctuation est tolérable à cause de l'augmentation supposée des erreurs permises sur la hauteur, de l'augmentation de largeur du flanc antérieur de l'impulsion filtrée d'écho, et du plus grand retard aux plus grandes hauteurs. An important feature of the present invention regarding the increased sensitivity of the search and chase procedure is the change of the displacement factor in a controlled manner when the current search-chase height increases. This allows tracking at a lower signal-to-noise ratio, to the detriment of a greater fluctuation in the heights from one pulse to another. This greater fluctuation is tolerable because of the assumed increase in permissible height errors, the increase in width of the anterior edge of the filtered echo pulse, and the greater delay at greater heights.

Il est nécessaire qu'un altimètre possède un indicateur de verrouillage qui, lorsqu'il donne un résultat positif, indique que la présence d'un écho au point actuel de poursuite ou à son voisinage a été détectée dans une période spécifiée de rafalchissement de données. An altimeter must have a latch indicator which, when given a positive result, indicates that the presence of an echo at or near the current tracking point has been detected within a specified period of data refreshment .

La première indication positive de verrouillage est le signe de la commutation du mode de recherche au mode de poursuite. Ensuite, pendant le mode de poursuite, une indication de verrouillage positif est nécessaire pour que les signaux parasites de hauteur soient supprimés lorsque la poursuite sur l'écho du sol a en fait été perdue. Les temps maximaux permis de réponse pour la déclaration initiale du verrouillage à partir du moment où l'écho du sol a apparu initialement au point d'échantillonnage de signal et pour la déclaration de la perte de verrouillage à partir du moment où l'écho "disparait" peuvent etre différents. Cependant, on suppose que les deux temps de réponse peuvent augmenter lorsque la hauteur actuelle de recherche-poursuite augmente, de préférence en proportion de la hauteur. Le réglage convenable de la procédure de verrouillage avec la hauteur afin que, lorsque la hauteur augmente, l'intégration d'un plus grand nombre d'impulsions d'écho soit possible et donne ainsi une plus grande sensibilité de l'indicateur de verrouillage, est la seconde caractéristique importante de la présente invention.The first positive indication of locking is the sign of switching from search mode to tracking mode. Then, during tracking mode, a positive lock indication is required so that the spurious height signals are suppressed when tracking on the ground echo has actually been lost. The maximum response times allowed for the initial declaration of the lock-up from the moment when the ground echo initially appeared at the signal sampling point and for the declaration of the loss of lock-up from the moment the echo " disappears "may be different. However, it is assumed that the two response times may increase when the current search-tracking height increases, preferably in proportion to the height. The correct adjustment of the locking procedure with the height so that, when the height increases, the integration of a greater number of echo pulses is possible and thus gives a greater sensitivity of the locking indicator, is the second important feature of the present invention.

La réalisation préférée de l'indicateur de verrouillage met en oeuvre un point supplémentaire d'échantillonnage, le point d'échantillonnage d'état, en plus des points d'échantillonnage de bruit et de signal (figure 1), ce point étant plus loin en hauteur que le point d'échantillon de signal et en conséquence étant plus proche, à l'équilibre, du pic de l'impulsion filtrée d'écho. L'indicateur de verrouillage peut alors prendre la forme d'une intégration entre des limites mais avec une mémoire essentiellement parfaite (c'est-à-dire une très grande constante de temps pour une décroissance exponentielle de la -mémoire lorsqu'elle est mise en oeuvre par des dispositifs analogiques) de l'excès fractionnaire de puissance détecté au point d'échantillonnage d'état par rapport au niveau d'équilibre observé pour le point d'échantillonnage du signal (cet "excès" pouvant être négatif lorsque l'énergie ne suffit pas a l'entretien de l'équilibre de poursuite). Dans la réalisation la plus simple, l'intégration est simplement sous forme d'un compteur-décompteur, comme représenté sur la figure 2. Les limites d'intégration ou nombres déterminent la qualité du comportement statistique (nombre effectif d'impulsions intégrées pour la décision de verrouillage) et aussi les temps de réponse pour la déclaration du verrouillage ou de la perte de verrouillage (figure 2). The preferred embodiment of the locking indicator implements an additional sampling point, the state sampling point, in addition to the noise and signal sampling points (FIG. 1), this point being further in height than the signal sample point and therefore closer, at equilibrium, to the peak of the filtered echo pulse. The locking indicator can then take the form of an integration between limits but with an essentially perfect memory (that is to say a very large time constant for an exponential decrease in the memory when it is set implemented by analog devices) of the fractional excess power detected at the state sampling point relative to the equilibrium level observed for the signal sampling point (this "excess" can be negative when the energy is not enough to maintain the tracking balance). In the simplest embodiment, the integration is simply in the form of an up-down counter, as shown in FIG. 2. The integration limits or numbers determine the quality of the statistical behavior (effective number of integrated pulses for the lockout decision) and also response times for reporting lockout or loss of lockout (Figure 2).

Dans un cas particulier de ce qui précède, on décrit dans la suite à titre illustratif une réalisation simple des procédures précédentes dans un altimètre à radar pour lequel la largeur des impulsions émises, l'er- reur permise de hauteur et les temps de réponse du système sont tous proportionnels à la hauteur actuelle de recherche-poursuite (au-dessus d'une certaine valeur minimale) ; la largeur de bande du récepteur est adaptée de manière qu'elle corresponde approximativement à la largeur des impulsions émises. Dans cette réalisation, le détecteur du récepteur est un simple test à seuil traitant la "magnitude" de l'amplitude d'écho, le terme "magnitude" pouvant désigner soit la valeur absolue de la tension dans le cas d'un récepteur à un seul canal, soit une approximation de XIZ + QZ dans le cas d'un récepteur à deux canaux (canaux I et Q), ou l'enveloppe de la tension HF ou FI. Le signal de sortie d'un tel détecteur ne peut alors prendre que les valeurs 0 et 1. In a particular case of the foregoing, a simple embodiment of the above procedures is described below by way of illustration in a radar altimeter for which the width of the pulses emitted, the permissible error in height and the response times of the system are all proportional to the current search-tracking height (above a certain minimum value); the bandwidth of the receiver is adapted so that it approximately corresponds to the width of the pulses transmitted. In this embodiment, the detector of the receiver is a simple threshold test dealing with the "magnitude" of the echo amplitude, the term "magnitude" being able to designate either the absolute value of the voltage in the case of a receiver at a single channel, either an approximation of XIZ + QZ in the case of a two-channel receiver (channels I and Q), or the envelope of the HF or FI voltage. The output signal of such a detector can then only take the values 0 and 1.

Le seuil est réglé par une boucle de réaction destinée à donner une proportion fixe, par exemple a, des recoupementsdu seuil au point d'échantillonnage du bruit.The threshold is adjusted by a feedback loop intended to give a fixed proportion, for example a, of the threshold overlap at the noise sampling point.

Si l'on désigne la fraction moyenne des recoupementsdu seuil au point d'échantillonnage du signal par SSIG et au point d'échantillonnage d'état par ssSTAT la condition d'équilibre pour la poursuite est donnée par l'équation
ssSIG a) - 1 dans laquelle Z est le facteur multiplicateur qui règle le facteur de déplacement. Les corrections de poursuite, réalisées impulsion par impulsion, sont proportionnelles à l'écart mesuré par rapport à la condition précédente d'équilibre. If we designate the average fraction of overlaps from the threshold at the signal sampling point by SSIG and at the state sampling point by ssSTAT the equilibrium condition for tracking is given by the equation
ssSIG a) - 1 in which Z is the multiplying factor which regulates the displacement factor. The tracking corrections, carried out pulse by pulse, are proportional to the difference measured with respect to the previous condition of equilibrium.

On peut montrer que, lorsque le rapport signal/ bruit au point d'échantillonnage du signal, par exemple (S/N)sIG, est inférieur à l'unité, d'une impulsion à la suivante, le détecteur se réduit approximativement à un détecteur quadratique si bien que
8 - a = Y (S/N)SIG dans laquelle Y est une constante qui dépend de la réalisation.It can be shown that, when the signal-to-noise ratio at the signal sampling point, for example (S / N) sIG, is less than one, from one pulse to the next, the detector reduces approximately to one quadratic detector so that
8 - a = Y (S / N) SIG in which Y is a constant which depends on the realization.

Ainsi, pour la poursuite à l'équilibre, on a
Y Z (S/N)SIG ~1
On voit alors que le facteur multiplicateur Z règle le rapport signal/bruit au point d'échantillonnage du signal, et qu'une réalisation destinée à donner un gain d-'intégration proportionnel à VK aux grandes hauteurs doit choisir Z afin qu'il soit proportionnel à Zi (afin qu'une poursuite avec un plus faible rapport signal/bruit soit possible).So for equilibrium pursuit, we have
YZ (S / N) SIG ~ 1
We then see that the multiplier factor Z adjusts the signal / noise ratio at the signal sampling point, and that an embodiment intended to give an integration gain proportional to VK at great heights must choose Z so that it is proportional to Zi (so that tracking with a lower signal / noise ratio is possible).

Dans cette réalisation, le compteur d'état, qui assure l'intégration de l'intégrateur de verrouillage, somme la quantité
Z (LSTAT - LN) - 1 dans laquelle
LSTAT est égal à 1 si l'échantillon d'état recoupe le seuil et à 0 dans le cas contraire, et à la valeur moyenne SSTAT
LN est égal à 1 si l'échantillon de bruit recoupe le seuil et 0 dans l'autre cas, et à la valeur moyenne a. In this embodiment, the status counter, which ensures the integration of the locking integrator, sums up the quantity
Z (LSTAT - LN) - 1 in which
LSTAT is equal to 1 if the state sample intersects the threshold and to 0 otherwise, and to the average value SSTAT
LN is equal to 1 if the noise sample intersects the threshold and 0 in the other case, and to the average value a.

Une valeur positive dans le compteur indique que le verrouillage est vérifié. Le compteur doit se trouver entre des limites qui déterminent les temps de réponse de l'indicateur de verrouillage, et ces temps sont pris comme étant proportionnels à la hauteur actuelle h. A positive value in the counter indicates that the lockout is verified. The counter must be between limits which determine the response times of the locking indicator, and these times are taken as being proportional to the current height h.

Z et les limites du compteur d'état sont choisis comme étant des nombres entiers pour que la réalisation numérique du schéma-précédent soit commode. Les corrections de poursuite sont réalisées après chaque impulsion, mais les décisions de verrouillage peuvent être réalisées moins fréquemment, à des intervalles commodes pour un calculateur binaire, par exemple toutes les 128 impulsions. Z and the limits of the state counter are chosen as whole numbers so that the numerical realization of the previous scheme is convenient. Tracking corrections are made after each pulse, but locking decisions can be made less frequently, at convenient intervals for a binary computer, for example every 128 pulses.

La figure 4 représente un arrangement de principe pour le traitement des signaux d'un altimètre selon un mode de réalisation de la présente invention. FIG. 4 shows a principle arrangement for processing the signals of an altimeter according to an embodiment of the present invention.

Un compteur 2 de poursuite est remis à jour avec une fréquence élevée par un microprocesseur 4 afin que le point d'échantillonnage du signal (voir figure 1) garde la précision nécessaire. Les calculs exécutés par le microprocesseur 4 peuvent cependant être réalisés à une fréquence bien inférieure et on peut noter sur la figure 4 que ce traitement est réalisé à une fréquence prf/128, après sommation des signaux de sortie de recou piments de seuil d'état et de bruit sur 128 impulsions. A tracking counter 2 is updated with a high frequency by a microprocessor 4 so that the signal sampling point (see FIG. 1) retains the necessary precision. The calculations executed by the microprocessor 4 can however be carried out at a much lower frequency and it can be noted in FIG. 4 that this processing is carried out at a frequency prf / 128, after summation of the output signals of state threshold overlapping. and noise on 128 pulses.

Le nombre de recoupements du seuil dans un échantillon de signal, transmis par une ligne 6, et un échantillon de bruit transmis par une ligne 8 parviennent à un dispositif 10 dans lequel la différence est formée et est transmise par une ligne 12 au compteur 2 de poursuite. L'échantillon de bruit est alors transmis par une ligne 14 à un dispositif sommateur 16 alors qu'un échantillon d'état est transmis par une ligne 18 à un autre dispositif sommateur 20. The number of crossovers of the threshold in a signal sample, transmitted by a line 6, and a noise sample transmitted by a line 8 reach a device 10 in which the difference is formed and is transmitted by a line 12 to the counter 2 of pursuit. The noise sample is then transmitted by a line 14 to a summing device 16 while a state sample is transmitted by a line 18 to another summing device 20.

Les données transmises par chaque dispositif sommateur 16 et 20 sont représentatives respectivement de la fraction de recoupement a au point de bruit et de recoupement SsTAT au point d'état pour chaque groupe de 128 impulsions émises. The data transmitted by each summing device 16 and 20 are respectively representative of the fraction of overlap a at the noise point and of overlap SsTAT at the status point for each group of 128 pulses transmitted.

L'utilisation des données des dispositifs sommateurs 16 et 20 et de la valeur du coefficient multiplicateur (Z) permet de calculer STAT (Xt) 1 ) qui est utilisé pour la remise à jour du compteur d'état entre ses limites. Le compteur 2 de poursuite utilise la différence (LSIG - SN) pour le calcul de ( (5SIG ) )
Le compteur 2 de poursuite transmet un signal de sortie à un convertisseur numérique-analogique 22 qui transforme le signal numérique en un signal analogique de sortie transmis par une ligne 24, et qui est utilisé pour l'affichage et la réaction de la boucle de poursuite.The use of the data of the summing devices 16 and 20 and the value of the multiplying coefficient (Z) makes it possible to calculate STAT (Xt) 1) which is used for updating the state counter between its limits. Tracking counter 2 uses the difference (LSIG - SN) for the calculation of ((5SIG))
The tracking counter 2 transmits an output signal to a digital-analog converter 22 which transforms the digital signal into an analog output signal transmitted by a line 24, and which is used for the display and the reaction of the tracking loop .

On se réfère maintenant plus précisément à la figure 5 des dessins ; une horloge 30 est disposée et, lorsqu'elle fonctionne, elle transmet par une ligne 34 un signal à un circuit 36 de synchronisation destiné à commander le début de l'impulsion à la fréquence de récurrence du radar (prf) (y compris éventuellement des oscillations autour de cette fréquence moyenne). Les signaux provenant du circuit 36 de synchronisation sont transmis par des lignes 38 et 40 à un émetteur 42 et à un circuit 44 d'échantillonnage, respectivement. Reference is now made more precisely to FIG. 5 of the drawings; a clock 30 is arranged and, when it is operating, it transmits by a line 34 a signal to a synchronization circuit 36 intended to control the start of the pulse at the radar recurrence frequency (prf) (possibly including oscillations around this average frequency). The signals from the synchronization circuit 36 are transmitted by lines 38 and 40 to a transmitter 42 and to a sampling circuit 44, respectively.

L'émetteur 42 est destiné à émettre avec une largeur T d'impulsions qui varie avec le signal reçu par une ligne 46 provenant d'un circuit 48. Ce dernier est destiné à mémoriser et remettre à jour la hauteur actuelle h de recherche-poursuite, et il transmet des signaux dépendant de la hauteur par une ligne 46 à l'émetteur 42 afin que la largeur T de l'impulsion émise soit réglée, et, par une ligne 50, à un filtre 52 de récepteur destiné à permettre le réglage de la largeur de bande B du filtre récepteur 52 en fonction de la hauteur actuelle h de recherche-poursuite. La largeur T d'impulsion et la largeur de bande- B sont approximativement adaptées et, dans un mode de réalisation préféré, la largeur T d'impulsion est réglée en proportion de la hauteur h alors que la largeur de bande B est réglée d'une manière qui varie en proportion inverse de la hauteur h. The transmitter 42 is intended to transmit with a width T of pulses which varies with the signal received by a line 46 coming from a circuit 48. The latter is intended to memorize and update the current height h of search-tracking , and it transmits signals depending on the height by a line 46 to the transmitter 42 so that the width T of the transmitted pulse is adjusted, and, by a line 50, to a filter 52 of receiver intended to allow the adjustment the bandwidth B of the receiver filter 52 as a function of the current search-tracking height h. The pulse width T and the bandwidth-B are approximately adapted and, in a preferred embodiment, the pulse width T is adjusted in proportion to the height h while the bandwidth B is adjusted by a way that varies in inverse proportion to the height h.

Le signal de sortie du filtre récepteur 52 est transmis par une ligne 58 au circuit 44 d'échantillonnage qui reçoit aussi des données sur la hauteur h de recherchepoursuite, provenant du circuit 48 par une ligne 60. Le circuit 44 d'échantillonnage est destiné à obtenir des échantillons de bruit, de signal et éventuellement d'autres échantillons du train filtré d'échos avec des retards, par rapport au début de l'impulsion, qui dépendent de la hauteur actuelle h de recherche-poursuite. Les échantillons du signal et du bruit sont transmis à un circuit 62 de comparaison par des lignes 64 et 66 respectivement, et l'échantillon de bruit est aussi transmis à un processeur 68 par une ligne 70 et un intégrateur 72. The output signal of the receiver filter 52 is transmitted by a line 58 to the sampling circuit 44 which also receives data on the search height h pursued, coming from the circuit 48 by a line 60. The sampling circuit 44 is intended for obtain noise, signal and possibly other samples of the filtered echo train with delays, relative to the start of the pulse, which depend on the current search-tracking height h. The signal and noise samples are transmitted to a comparison circuit 62 by lines 64 and 66 respectively, and the noise sample is also transmitted to a processor 68 by a line 70 and an integrator 72.

Un échantillon d'état et d'autres échantillons (par exemple un échantillon de réglage automatique de gain) sont transmis par des lignes respectives 74, 76 et des intégrateurs respectifs 78, 80 au processeur 68.A state sample and other samples (for example an automatic gain adjustment sample) are transmitted by respective lines 74, 76 and respective integrators 78, 80 to processor 68.

Le circuit 62 de comparaison compare les échantillons de bruit et du signal, avec des facteurs de déplacement (pouvant éventuellement dépendre de la hauteur) provenant du processeur 68 par une ligne 82 afin qu'un signal de réaction destiné au circuit 48 soit formé. Le signal de réaction est transmis par une ligne 84 par l'intermédiaire d'un circuit 86 de correction de réaction de hauteur, vers le circuit 48. The comparison circuit 62 compares the noise and signal samples, with displacement factors (possibly depending on the height) coming from the processor 68 via a line 82 so that a feedback signal intended for the circuit 48 is formed. The reaction signal is transmitted by a line 84 via a circuit 86 for height reaction correction, to circuit 48.

Les données concernant la hauteur actuelle h de recherche-poursuite sont renvoyées au processeur 68 par une ligne 88. Le processeur 68 a par exemple pour role de déterminer si le verrouillage a été obtenu, d'assurer un filtrage supplémentaire sur la hauteur h avant affichage sur un dispositif externe (non représenté) couplé à une ligne 90 de sortie, de régler des paramètres dépendant de la hauteur comme décrit précédemment, et de transmettre des signaux de réaction permettant des corrections de seuil d'après les échantillons de bruit transmis au circuit 44 d'échantillonnage par la ligne 92. The data relating to the current search-tracking height h is returned to the processor 68 by a line 88. The processor 68 has for example the role of determining whether the locking has been obtained, of ensuring an additional filtering on the height h before display. on an external device (not shown) coupled to an output line 90, to adjust parameters depending on the height as described above, and to transmit reaction signals allowing threshold corrections according to the noise samples transmitted to the circuit 44 sampling by line 92.

La puissance de l'émetteur, dans un mode de réalisation, peut être réglée par un signal de réglage automatique de gain AGC transmis par une ligne 94 à l'émetteur 42.The power of the transmitter, in one embodiment, can be adjusted by an automatic gain adjustment signal AGC transmitted by a line 94 to the transmitter 42.

Il faut comprendre que les figures 4 et 5 ne représentent que les éléments essentiels du mode de réali sation. Par exemple, des mélangeurs utilisés pour la transposition entre les hautes fréquences et les fréquencesde bande de base ne sont pas représentés. It should be understood that FIGS. 4 and 5 represent only the essential elements of the embodiment. For example, mixers used for transposition between high frequencies and baseband frequencies are not shown.

Bien que la présente invention ait été décrite en référence à un mode de réalisation particulier, il faut comprendre que des modifications peuvent etre apportées dans le cadre de l'invention. Although the present invention has been described with reference to a particular embodiment, it should be understood that modifications can be made within the scope of the invention.

Claims

1. Radar system, characterized in that it comprises a pulse radar transmitter and receiver, having a device for adjusting the width of the pulses transmitted and the bandwidth of the receiver as a function of a detectable search height -tracking, a tracking device being arranged so that it establishes a tracking equilibrium condition when the average power detected at a tracking sampling point at the anterior edge of a filtered echo pulse exceeds the noise power at a noise sampling point of a displacement factor, a locking indicator device being arranged so that it establishes a locking tracking condition by integration of the echo power which exceeds that which is necessary for obtaining the equilibrium tracking condition, detected at a state sampling point closer to the peak of the filtered echo pulses than the tracking sampling point, the locking indicator device having limits of numbers of integrations giving the tracking locking condition, and in which a device is intended to vary the limits of the numbers of integrations giving the locking condition tracking and to vary the value of the displacement factor according to the detected height.

2. Radar system according to claim 1, characterized in that the number limits of the locking tracking device are intended to vary in proportion to the detected height and the displacement factor is intended to vary according to the square root of the height.

3. Radar system according to one of claims 1 and 2, characterized in that the receiver has a threshold detector device intended to carry out a threshold test on the magnitude of the sample echo, taking values 0 or 1 , in such a way that

(1) the equilibrium condition for the pursuit is of the form Z (6 sig - a) = 1 in which

sig is the average fraction of the threshold overlaps at the tracking sampling point,

a is the average fraction of the threshold overlaps at the noise sampling point, and

Z is a multiplying coefficient related to the displacement factor which varies proportionally to the square root of the current tracking height h, so that a square root of the integration gain in height is obtained,

(2) the locking indicator device operates by integrating the quantity STAT a a) - 1 such that

STAT is the average fraction of threshold overlaps at the state sampling point, and integration is subject to number limits that increase proportionally to the height indicated h so that the number of pulses integrated for the decision to locking increases in proportion to the height h.