FR2738348A1 - Procede et dispositif de simulation electronique de cibles mobiles pour detecteurs actifs, notamment pour radars de poursuite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de simulation électronique de cibles mobiles pour détecteurs actifs. Le dispositif comporte une mémoire (203) dans laquelle sont stockés les signaux reçus après démodulation (101) et échantillonnage codage dans une interface de réception (201). Le signal d'oscillateur local pour le démodulateur (101) et le signal d'échantillonnage pour l'interface de réception (201) sont fournis par un sous-ensemble (300) de génération d'une échelle de temps. Les signaux à réémettre sont obtenus à partir de la mémoire par restitution par une interface émission (202) puis modulation dans un modulateur (102). Le signal d'oscillateur local pour ce modulateur et le signal d'horloge de restitution pour l'interface émission (202) sont obtenus par décalage cohérent par les oscillateurs VCO (403, 402) et les mélangeurs (404, 405). Les VCO sont commandés par un circuit de commande (410) élaborant les tensions de commande en fonction de la vitesse (VR ) de la cible à simuler et assurant l'asservissement d'un VCO à l'autre. L'invention s'applique notamment au leurrage de radars, sonars ou systèmes à laser.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE SIMULATION ELECTRONIQUE DE
CIBLES MOBILES POUR DETECTEDHS ACTIFS, NOTAMMENT
POUR RADARS DE POURSUITE
L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de simulation électronique de cibles mobiles pour détecteurs actifs, notamment pour radars de poursuite.

I1 est connu d'effectuer des leurrages de radar en - captant le signal émis par le radar - stockant dans une mémoire électronique le signal capté - réémettant le signal stocké dans la mémoire électronique.

Le leurrage du radar consiste en une réémission retardée ou avancée du signal émis par le radar. La position temporelle du signal réémis à l'intérieur de la récurrence radar détermine la position de la cible fictive.

Pour donner à la fausse cible une vitesse, il est impératif de modifier la fréquence du signal reçu d'une quantité correspondant à l'effet Doppler d'une cible réelle. Cette modification de fréquence dans les dispositifs de type connu est obtenue par décalage de fréquence pour simuler l'effet Doppler ceci est réalisé, soit par une variation de la fréquence de ltoscillateur local pendant le transit du signal dans la mémoire, ce qui a pour effet de produire un décalage de la fréquence du signal réémis, soit par mélange, en fréquence intermédiaire ou en hyperfréquence, du signal avec la fréquence
Doppler simulée.

Ces techniques peuvent être rendues inopérantes par le traitement élaboré des radars modernes. En effet, la simulation de la vitesse est générée sous la forme d'une translation de fréquence constante du signal réémis. Le retard étant quantifié, la cohérence du glissement distance et vitesse ne peut être obtenue qu'en moyenne sur une durée de plusieurs récurrences radar. La cohérence instantanée n'est pas assurée.

De plus, en présence d'un radar agile en fréquence, le glissement de fréquence ne correspond pas à la même vitesse suivant la fréquence du radar. La cible simulée aura, vue du radar, une vitesse variable par à-coup à chaque changement de fréquence.

Dans le cas de radar Doppler à impulsion, chaque raie du spectre est affectée du même glissement fréquentiel alors qu'une cible réelle présenterait des glissements différents pour chaque raie. Ainsi, les radars modernes à traitement élaboré peuvent éliminer les fausses cibles générées par les dispositifs de type connu.

L'invention a donc pour objet un procédé et un dispositif de simulation de cibles qui soit totalement cohérent instantanément en vitesse et en distance.

Une solution à ce problème consiste à prévoir deux bases de temps complètement séparées pour la réception et pour l'émission respectivement.

Un autre objet de l'invention est donc un procédé et un dispositif de simulation de cibles dans lesquels l'oscillateur local d'émission et l'horloge de restitution pour extraire les signaux mis en mémoire sont obtenus par décalage contrôlé et cohérent de l'oscillateur local de réception et de l'horloge d'échantillonnage pour stocker les signaux reçus.

On obtient ainsi deux échelles de temps désolidarisées avec une réalisation compacte et très simple.

Une cible simulée par le dispositif selon la présente invention ne peut plus être distinguée d'une cible réelle par le radar. La présente invention n'est pas limitée aux radars. Son utilisation pour simuler les échos d'émissions laser ou sonar ne sort pas de la présente invention. De même il est possible de réaliser des simulateurs permettant de tester les performances des radars, des sonars, des télémètres ou des cinémomètres laser.

Selon l'invention, il est donc prévu un procédé de simulation électronique de cibles mobiles pour détecteurs actifs, notamment pour radars de poursuite, dans lequel on démodule le signal reçu dudit détecteur à l'aide d'un oscillateur local de réception, on stocke sous forme numérique le signal démodulé, à l'aide d'une horloge d'échantillonnage, les signaux d'échantillonnage et d'oscillateur local étant élaborés à partir d'un oscillateur de référence, on extrait et traite les données stockées sous le contrôle d'une horloge de restitution et on module ces données extraites avec un oscillateur local d'émission pour réémettre des signaux simulant une cible de vitesse donnée, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à décaler de quantités contrôlées et variant dans le temps, fonction de la vitesse à simuler, et de manière cohérente l'horloge d'échantillonnage et l'oscillateur local de réception pour obtenir l'horloge de restitution et l'oscillateur local d'émission.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un dispositif de simulation électronique de cibles mobiles pour détecteurs actifs, notamment pour radars de poursuite, comportant des moyens de mémorisation numérique, un dispositif de démodulation du signal capté venant du détecteur actif, une interface de réception du signal capté démodulé pour l'envoyer aux moyens de mémorisation, une interface émission de restitution du signal à réémettre lu dans lesdits moyens de mémorisation, un dispositif de modulation du signal fourni par ladite interface émission et un sous-ensemble de génération de signaux d'horloge d'échantillonnage pour l'interface de réception, et de restitution pour l'interface émission et de signaux d'oscillateurs locaux pour les dispositifs de démodulation et de modulation, ledit dispositif de simulation étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de décalage cohérent pour décaler d'une première quantité, fonction de la vitesse de la cible à simuler, la fréquence d'oscillateur local qui est appliquée audit dispositif de démodulation pour obtenir le signal d'oscillateur local appliqué audit dispositif de modulation et pour décaler d'une seconde quantité, fonction de la vitesse de la cible à simuler, la fréquence d'horloge d'échantillonnage qui est appliquée à ladite interface de réception pour obtenir un signal d'horloge de restitution appliqué à ladite interface émission, lesdits moyens de décalage assurant l'asservissement de l'une desdites première et seconde quantités à l'autre.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaitront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où - la figure 1 représente le schéma d'un dispositif de type connu - la figure 2 est le schéma d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; et - la figure 3 est le schéma de réalisation d'un élément du dispositif de la figure 2.

Sur la figure 1 est représenté le schéma d'un dispositif classique de leurrage de radar à mémoire numérique.

Les radars modernes sont équipés de dispositifs de contre-contre-mesures électroniques. Par exemple les radars comportent des dispositifs de compression d'impulsion cohérente à l'émission. A la réception un traitement cohérent permet d'augmenter les rapports signal/bruit des impulsions en amplifiant les niveaux des impulsions reçues sans modifier le niveau du bruit. Ainsi, pour brouilleur un tel radar, il est nécessaire d'émettre le signal le plus proche possible des impulsions émises effectivement par le radar.

Le dispositif de la figure 1 comporte un sous-ensemble 100 de modulation/démodulation, un sous-ensemble de mémorisation numérique 200 et un sous-ensemble 300 de génération de signaux d'horloge pour le sous-ensemble 200 et de signaux d'oscillateurs locaux pour le sous-ensemble 100.

Les signaux reçus venant de l'émission d'un radar sont démodulés par le dispositif de démodulation 101 qui reçoit un signal d'oscillateur local venant de l'oscillateur local OL du sous-ensemble 300. Ces signaux démodulés à fréquence intermédiaire sont envoyés à une interface de réception 201 qui échantillonne les signaux et les envoie pour stockage a une mémoire numérique 203. Cette mémoire fait naturellement office en même temps de dispositif à retard numérique.

Pour simuler la présence d'une cible, les signaux stockés dans la mémoire 203 sont lus par l'intermédiaire d'une interface émission 202 de restitution en fréquence intermédiaire du signal à réémettre. Le signal restitué par l'interface 202 est envoyé à un dispositif de modulation 102 qui reçoit un signal d'oscillateur local dérivé de l'oscillateur OL. Ce dispositif de modulation fournit donc le signal à réémettre. Ce signal peut être envoyé de manière connue à une antenne d'émission séparée de l'antenne de réception ou à une antenne unique servant à la fois à la réception et à l'émission.

Les interfaces 201 et 202 sont pilotées par des signaux d'échantillonnage et de restitution respectivement, issus d'une horloge H du sous-ensemble 300.

Dans ce sous-ensemble 300, l'horloge H et l'oscillateur local OL sont générés à partir d'un oscillateur de référence OR stable.

Les écritures et lectures dans la mémoire 203 sont gérées par un séquenceur 204.

Le dispositif de la figure l est susceptible d'effectuer la simulation d'une cible radar en réémettant les impulsions reçues du radar décalées en temps et en fréquence.

Les signaux réémis font croire au radar à l'existence d'une cible. La direction de la cible est celle correspondant à la direction du dispositif par rapport au radar à brouffier, la distance est fonction de l'instant d'émission à l'intérieur de la récurrence radar, la vitesse radiale de la fausse cible dépend du changement de fréquence effectué à l'émission. Ce changement de fréquence est susceptible d'être vu par le radar comme une fréquence Doppler de déplacement de cible. Le changement de fréquence est obtenu, par exemple, par addition d'une fréquence Doppler sur le signal à fréquence intermédiaire restitué. Un tel changement de fréquence risque de permettre à un radar perfectionné de discerner une fausse cible d'une vraie cible. En effet, un tel changement de fréquence ne conserve pas la cohérence entre la vitesse, le temps et le déplacement.Le radar recevant un signal d'une cible à une vitesse donnée et à une position donnée peut prévoir la position de la cible à la prochaine récurrence radar. Avec le système illustré sur la figure 1, il n'y aura pas concordance des positions calculées par le radar avec la position correspondant au signal reçu. Le radar performant élimine, lors du traitement du signal, les signaux de brouillage émis par le dispositif illustré sur la figure 1. Cette élimination est particulièrement efficace dans le cas des radars agiles en fréquence ou des radars Doppler à impulsions.

La figure 2 est le schéma d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention.

Les mêmes références désignent les mêmes éléments sur les figures 1 et 2.

En plus des éléments de la figure 1 on trouve, selon l'invention, un sous-ensemble 400 de génération de décalage permettant d'appliquer de manière cohérente des décalages sur la fréquence d'échantillonnage qui est fournie à l'interface 201 et sur la fréquence d'oscillateur local qui est fournie au démodulateur 101, de façon à élaborer la fréquence de restitution délivrée à l'interface émission 202 et le signal d'oscillateur local délivré au modulateur 102.

Ces décalages sont appliqués par l'intermédiaire de mélangeur 405 et 404 et d'oscillateurs commandés en tension (VCO) 402 et 403 commandés par un circuit de commande 410 qui détermine les décalages en fonction de la vitesse R de la cible à simuler et de divers paramètres du système qui lui sont fournis par un ensemble de gestion EG.

Le principe de fonctionnement est le suivant. La vitesse radiale VR de la cible à simuler correspond à un décalage Doppler à créer.

Ce décalage Doppler sur la fréquence du radar est donné par
2 VR 2 VR F = = > = cR = KF (l) où F est la fréquence porteuse du radar et c est la vitesse de la lumière. K est donc un coefficient ne dépendant que de la vitesse VR.

Dans le dispositif de la figure 2, on a
F = FOL + FI (2) où FOL est la fréquence d'oscillateur local OL et FI est la fréquence intermédiaire. Les fréquences fournies par le sous-ensemble 300 sont
FOL = n Fref
Fech = P Fref où Fech est la fréquence d'échantillonnage fournie par l'horloge H et Fref est la fréquence de référence fournie par l'oscillateur de référence OR.

Des relations (1) et (2), il résulte que
f d = K FOL + K FI
La fréquence porteuse modifiée à émettre est donc
F' =F + fd = (K + FOL + (K + 1) FI
= (K + 1) n Fref + (K + 1) p/q Fref où q est le rapport entre la fréquence d'échantillonnage Fech et la fréquence intermédiaire obtenue FI.

On voit que, pour simuler une cible de vitesse VR, il suffit de générer un glissement Doppler sur la fréquence de référence du dispositif mais que cela revient aussi à appliquer deux décalages de fréquence respectivement sur la fréquence d'oscillateur local d'émission et sur la fréquence d'horloge de restitution, obtenus en multipliant par des coefficients adéquats ce glissement Doppler sur la fréquence de référence.

Le rapport 1/q variable avec la fréquence Intermé- diaire est par principe le même rapport qui se retrouve, à l'émlsslon, entre la fréquence intermédiaire d'émission obtenue et la fréquence d'horloge de restitution. En effet, les échantilions prélevés, à la fréquence d'échantillonnage sur le signal à la fréquence intermédiaire FI et stockés dans la mémoire sont lus à la fréquence d'horloge de restitution et restituent donc un signal à une fréquence intermédiaire FI' telle que FI' = 1/q Frest
La fréquence fournie par l'oscillateur commandé en tension 403 est donc égale à Kn Fref et la fréquence fournie par l'oscfflateur commandé en tension 402 est égale à Kp Fref
Les écritures dans la mémoire 203 s'effectuent a l'heure de l'horloge d'échantillonnage alors que les lectures s'effectuent à l'heure de l'horloge de restitution, ce qui est schématisé par les liaisons de la figure 2 entre les interfaces de réception et émission et le séquenceur 204.

Les tensions de commande des deux oscillateurs sont fournies par le circuit 410 qui, pour améliorer la cohérence, asservit l'un des oscillateurs sur l'autre.

Ainsi, le retard et la fréquence Doppler de la cible varient de manière continue et cohérente. La loi de variation de la distance peut être quelconque et ne dépend que du décalage apporté sur les références.

Le décalage Doppler créé réalise une homothétie sur le spectre du signal incident et reproduit le phénomène réel ce qui permet de rester cohérent même vis-à-vis de radars à fréquence agile ou à traitement Doppler tros élaboré.

La figure 3 représente le schéma d'un mode de réalisation du circuit de commande 410 de la figure 2.

Ce circuit comprend par exemple une mémoire 411, une mémoire morte, qui est adressée par la valeur de la vitesse radiale VR à créer. Cette mémoire fournit sous forme numérique la valeur du coefficient K correspondant à un convertisseur numérique/analogique 412 qui reçoit comme référence une tension élaborée par un convertisseur numérique/analogique 413 recevant la valeur du coefficient n sous forme numérique. Comme il est connu, le convertisseur 412 fournit donc une tension analogue au produit Kn. Cette tension, après lissage dans un intégrateur 414, sert de tension de commande de I'oscillateur VCO 403 qui délivre un signal de fréquence Kn Fref (Fref est une constante du dispositif).

La tension de commande de I'oscillateur VCO 402 est élaborée à partir du signal fourni par l'oscfflateur 403, dans le but d'assurer l'évolution cohérente des deux osciliateurs. Un premier convertisseur fréquence/tension 416 fournit une tension proportionnelle à la fréquence Kn Fref de I'oscillateur 403 comme référence à un convertisseur numérique/analogique 415 qui reçoit la valeur numérique p/n.Ce convertisseur fournit, pour la commende de l'oscffiateur VCO 402, une tension analogue à Kp Fref La fréquence du signal fourni par ltosciliateur 402 est asservie par une boucle d'asservissement comportant un convertisseur fréquence/tension 417 dont la tension de sortie est envoyée en même temps que la tension de sortie du convertisseur 415 à un circuit de comparaison (soustracteur) 418 dont la tension de sortie constitue la tension de commande de l'oscffiateur 402.

Les valeurs VR, n, p sont fournies par ltensemble de gestion EG qui détermine de manière connue le scénario de leurrage optimum en fonction de l'analyse de la situation et du radar å brouilleur.

Il est clair que les deux échelles de temps du dispositif selon l'invention peuvent etre réalisées à partir de composants qu'on peut intégrer, ce qui permet des applications où l'encombrement doit être faible.

Naturellement, l'invention peut s'appliquer aussi bien au leurrage ou brouillage de radar, sonar ou système à laser par exemple qu'à la simulation d'environnement pour les détecteurs actifs tels que ceux mentionnés.

Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Procédé de simulation électronique de cibles mobiles pour détecteurs actifs, notamment pour radars de poursuite, dans lequel on démodule le signal reçu dudit détecteur à l'aide d'un oscillateur local de réception, on stocke sous forme numérique le signal démodulé, à l'aide d'une horloge d'échantillonnage, les signaux d'échantillonnage et d'oscillateur local étant élaborés à partir d'un oscillateur de référence, on extrait et traite les données stockées sous le contrôle d'une horloge de restitution et on module ces données extraites avec un osciliateur local d'émission pour réémettre des signaux simulant une cible de vitesse donnée, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à décaler de quantités contrôlées et variant dans le temps, fonction de la vitesse à simuler, et de manière cohérente l'horloge d'échantillonnage et I'oscfllateur local de réception pour obtenir l'horloge de restitution et l'oscillateur local d'émission.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites quantités sont obtenues, de manière asservie l'une à l'autre, par multiplications d'une quantité de base correspondant au glissement Doppler qui devrait être introduit sur l'oseiliateur de référence.

3. Dispositif de simulation électronique de cibles mobiles pour détecteurs actifs, notamment pour radars de poursuite, comportant des moyens de mémorisation numérique (203, 204), un dispositif de démodulation (101) du signal capté venant du détecteur actif, une interface de réception (201) du signal capté démodulé pour l'envoyer aux moyens de mémorisation (203), une interface émission (202) de restitution du signal a réémettre lu dans lesdits moyens de mémorisation (203), un dispositif de modulation (102) du signai fourni par ladite interface émission et un sous-ensemble (300) de génération de signaux d'horloge d'échantillonnage pour l'interface de réception, de signaux d'horloge de restitution pour l'interface émission et de signaux d'oscillateurs locaux pour les dispositifs de démodulation et de modulation, ledit dispositif de simulation étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (400) de décalage cohérent pour décaler d'une première quantité, fonction de la vitesse de la cible à simuler, la fréquence d'oscillateur local qui est appliquée audit dispositif de démodulation (101) pour obtenir le signal d'oscillateur local appliqué audit dispositif de modulation (102) et pour décaler d'une seconde quantité, fonction de la vitesse de la cible à simuler, la fréquence d'horloge d'échantillonnage qui est appliquée à ladite interface de réception pour obtenir un signal d'horloge de restitution appliqué à ladite interface émission (202), lesdits moyens de décalage (400) assurant l'asservissement de l'une desdites première et seconde quantités à l'autre.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de décalage (400) comportent un premier oscillateur commandé en tension (403) fournissant ladite première quantité, un premier mélangeur (404), recevant le signal d'oscillateur local dudit sous-ensemble (300) et la sortie dudit premier oscillateur commandé en tension (403) et fournissant le signal d'oscillateur local décalé au dispositif de modulation (102), un second oscillateur commandé en tension (402) fournissant ladite seconde quantité, un second mélangeur (405), recevant le signal d'horloge d'échantillonnage dudit sous-ensemble (300) et la sortie dudit second oscillateur commandé en tension (402) et fournissant le signal d'horloge de restitution décalé à l'interface émission (202), et des moyens de commande (410) pour commander lesdits oscillateurs commandés en tension (403, 402) et asservir leur fréquence l'une à l'Eutre.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (410) comprennent des premiers moyens (411 à 414), pour commander la fréquence du premier oscillateur commandé en tension (403) en fonction de la vitesse VR de la cible à simuler et du rapport n entre la fréquence d'oscillateur local et une fréquence de référence stable unique dans ledit sous-ensemble (300), et des seconds moyens (415 à 418), pour fixer la fréquence du second oscillateur commandé en tension (402) à une valeur asservie à la fréquence du premier oscillateur (403) et fonction du rapport

Et entre la fréquence d'horloge d'échantillonnage et ladite fréquence de référence dans ledit sous-ensemble (300).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens des moyens de commande (410) comprennent - une mémoire (411) dans laquelle sont stockées les valeurs d'un coefficient K (VR) tel que

2 VR

K=

c où c est la vitesse de la lumière, ladite mémoire étant adressée par la valeur de la vitesse VR de la cible à simuler - des moyens de conversion numérique/analogique (412, 413) recevant les valeurs numériques du coefficient K venant de ladite mémoire et du rapport n et fournissant le produit des deux sous forme d'une tension analogique ; et - des moyens d'intégration (414) reliés auxdits moyens de conversion et fournissant une tension lissée proportionnelle au produit Kn pour commander ledit premier oscillateur commandé en tension (403) de façon que celui-ci fournisse un signal de fréquence Kn Fref > OÙ Fref est ladite fréquence de référence.

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens des moyens de commande (410) comprennent - un premier convertisseur fréquence/tension (416) recevant le signal de sortie dudit premier oscillateur commandé en tension (403) et fournissant une tension proportionnelle à sa fréquence

Kn Fref - un dispositif de conversion numérique/analogique (415), recevant le rapport p/n sous forme numérique et la tension dudit premier convertisseur fréquence/tension comme niveau de référence et fournissant une valeur analogique proportionnelle au produit Kp Fref ; ; et - une boucle d'asservissement dudit second oscillateur commandé en tension (402) comportant un second convertisseur fréquence/tension (417) connecté à la sortie dudit second oscillateur et des moyens de comparaison analogiques (418) reliés au dispositif de conversion numérique/analogique (415) et au second convertisseur fréquence/tension (417) pour fournir une tension de commande audit second oscillateur, de façon qu'il délivre un signal de fréquence Kp Fref asservi au signal fourni par ledit premier oscillateur (403).