FR2801109A1

FR2801109A1 - Radar passif multistatique pour localisation d'aeronefs a voilure tournante

Info

Publication number: FR2801109A1
Application number: FR9914415A
Authority: FR
Inventors: Marc Lesturgie
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-05-18
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: FR2801109B1

Abstract

Le radar passif et multistatique reconnaît un hélicoptère (H) et le localise. Des échos d'un signal émis par un émetteur d'opportunité (E), reçus par trois récepteurs (R1 , Rn , RN ) sont traités par effet Doppler dans un concentrateur (CC). Dans trois spectres résultants, trois signatures spectrales de la cible (H) sont discriminées. Trois signaux temporels résultant de la rétrodiffusion du signal émis sur la cible sont corrélés à un modèle de signature bistatique de la cible en trois fonctions de corrélation. L'angle bistatique entre chaque récepteur (Rn ) et l'émetteur (E) ou un autre récepteur est déterminé selon que la fonction de corrélation respective pour un angle bistatique prédéterminé présente un maximum inférieur ou supérieur à un seuil, c'est-à-dire selon qu'un flash de pale n'est pas ou est formé. La cible est à l'intersection de deux cercles contenant deux angles bistatiques déterminés relatifs à au moins deux récepteurs.

Description

Radar passif multistatique pour localisation d'aéronefs à voilure tournante La présente invention concerne un système radar pour reconnaissance et la localisation 'aéronefs à voilure tournante, en particulier d'hélicoptères à basse altitude éventuellement masqués, déterminantes pour protection d'un champ de bataille. Des capteurs radar à basse fréquence détectent, localisent et identifient des aéronefs, compris lorsqu'ils sont masqués. Ces capteurs radar sont actifs (fonctions d'émission et de réception) et donc détectables à grande distance par la cible que constitue un aéronef. En effet, si la rétrodiffusion d'un echo permet au radar de détecter l'aeronef, ce dernier peut détecter le signal émis par le radar et s'il constitue une menace, renonce à sa mission. Du point de vue défensif, un tel radar est efficace. Du point de vue offensif, la présence du radar rend délicate la destruction de l'aéronef, qui reste en posit' reculée ou manoeuvre au dernier moment pour éviter la menace. Les radars passifs (fonction de réception seulement) fonctionnant en basse fréquence captent principalement des signaux émis par des émetteurs d'opportunité de télédiffusion. Ils présentent un intérêt en terme de discrétion bien entendu, mais également en terme de couverture. En chaque point du sol couvert par un émetteur d'opportunité, des cibles mobiles peuvent être détectées par effet Doppler. Malheureusement, les formes d'onde utilisées dans les standards actuels de télévision ne garantissent pas des capacités de localisation radar satisfaisantes. Les signaux de télévision analogiques comprennent des impulsions de synchronisation, par exemple de synchronisation de ligne, théoriquement utilisables en vue d'un traitement de distance. Toutefois, le bruit et le fouillis qui accompagnent ces impulsions compromettent sensiblement l'efficacité de leur traitement. La présente invention repose sur un système radar passif multistatique (émetteurs et récepteurs éloignes), de manière à affiner la localisation d'aéronefs à voilure tournante en vol sensiblement stationnaire, tels que des hélicoptères, pratiquement quels soient leur type et leur nombre dans le champ couvert par le système radar. L invention fait ainsi appel à un système radar multistatique pour localiser une cible à voilure tournante sensiblement stationnaire, qui, selon première réalisation, comprend au moins trois moyens de réception recevant des échos d'un signal émis un émetteur d'opportunité et un moyen pour traiter par effet Doppler les échos afin de fournir au moins trois spectres. L'analyse de ces spectres permet d'écarter les signatures autres que celles d'aéronefs à voilure tournante, comme on le verra ci-après.

Selon l'invention, dans le cas de trois moyens de réception, le système radar multistatique comprend un moyen pour discriminer dans les spectres trois signatures spectrales de ladite cible de manière à produire trois signaux temporels résultant de la rétrodiffusion dudit signal émis sur ladite cible et captés respectivement par les trois moyens de réception, un moyen de corrélation fournissant trois fonctions de corrélation entre un modèle de signature bistatique prémémorisé de ladite cible et les trois signaux temporels, moyen pour déterminer pour chaque moyen de réception l'angle bistatique entre celui-ci et l'émetteur ou un autre moyen de réception selon que la fonction de corrélation respective pour un angle bistatique prédéterminé présente un maximum inférieur ou superieur à un seuil prédéterminé, moyen pour localiser ladite cible dans un repère plan à l'intersection de deux cercles dans lesquels sont inscrits respectivement deux angles bistatiques déterminés relatifs à deux moyens de réception et sous-tendus par des cordes chacune entre l'un ceux-ci et l'émetteur ou ledit autre moyen de réception. invention met à profit les caractéristiques particulières de la signature radar dynamique d'une cible à voilure tournante, telle qu' hélicoptère, en de procéder à sa localisation. La signature dynamique résultant du mouvement rotor de l'helicoptère est déterministe et cohérente, lorsque cette signature est mesurée à deux endroits différents de l'espace. L'invention exploite alors le fait que le signal non coopératif émis par l'émetteur, après interaction avec pales du rotor, est codé par les caractéristiques mêmes de la signature de ce dernier. L'écho résultant de ce "codage" est déterministe et présente une allure qui dépend de l'angle bistatique de la cible . angle émetteur-cible-moyen de réception. Le moyen pour déterminer l'angle bistatique exploite les fonctions de corrélation entre les signaux temporels reçus par les moyens de réception passifs séparés et le modèle de signature bistatique prémémorisé de la cible pour localiser la cible à l'aide d'une technique maximum de vraisemblance fondée sur le phénomène bien connu de flash dans la signature des pales du rotor principal d'un hélicoptère. Ce phénomène de flash d'autant plus prononcé que le rapport entre longueur d'une pale et la longueur d'onde est élevé. En réalité, la notion de flash de pale existe bien lorsque l'angle bistatique est faible, voir , mais elle peut devenir critiquable notamment lorsque la cible est située au voisinage de l'axe bistatique entre l'émetteur et le moyen de réception. Lorsque l'angle de bistatisme avoisine les 180 , et donc la cible est voisine de l'axe bistatique, le flash de pale s'élargit et devient dégénéré sur l' bistatique. Le moyen pour déterminer selon l'invention distingue les configurations à flash formé et à flash dégénéré pour que le moyen pour localiser repère correctement la cible. Cette distinction est introduite grâce à un modele paramétrique de la signature de la cible, valable quelle que soit la position de la cible. Selon une caractéristique de l'invention, début du traitement des échos reçus, le moyen pour discriminer compare les spectres à caracteristiques prémémorisées de plusieurs cibles à voilure tournante afin d'identifier et extraire les trois signatures spectrales de ladite cible subissant une transformation de Fourrier inverse en les trois signaux temporels et afin de sélectionner ledit modèle de signature de ladite cible ainsi identifiée dans mémoire de plusieurs modèles de signature. Le modèle de signature bistatique prémémorisé dépend de l'angle bistatique entre l'émetteur et un moyen de réception donné de la cible et de l'angle de rotation et du nombre de pales de la cible. Selon une deuxième réalisation de l'invention, réciproque de la première réalisation, les au moins trois moyens de réception de la première réalisation sont remplacés par trois émetteurs d'opportunité et 1 émetteur de la première réalisation est remplacé par un unique moyen de réception recevant des échos des signaux émis respectivement par trois émetteurs d'opportunité.

Dans la deuxième réalisation, le moyen pour traiter fournit trois spectres des échos extraits par effet Doppler, le moyen pour discriminer sépare dans les spectres trois signatures spectrales de ladite cible de manière à produire trois signaux temporels résultant de la rétrodiffusion desdits signaux émis sur ladite cible et captés par l'unique moyen de réception, le moyen de corrélation fournit trois fonctions de corrélation entre un modèle de signature bistatique prémémorisé de ladite cible et trois signaux temporels, le moyen pour déterminer définit pour chaque émetteur l'angle bistatique entre celui- et l'unique moyen de réception ou un autre émetteur selon que la fonction de corrélation respective pour un angle bistatique prédéterminé présente un maximum inférieur ou supérieur à un seuil prédétermine, et le moyen pour localiser situe ladite cible dans un repère plan à l'intersection de deux cercles dans lesquels sont inscrits respectivement deux angles bistatiques déterminés relatifs à deux émetteurs et sous-tendus par des cordes chacune entre l'un de ceux-ci et le moyen de réception ou ledit un autre émetteur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence dessins annexés correspondants dans lesquels - la figure 1 est un diagramme dans un repère plan de la situation d'une pale d'hélicoptère par rapport à un émetteur d'opportunité et un récepteur ; - la figure 2 est un bloc-diagramme schématique 'un système radar multistatique selon première réalisation de l'invention ; - la figure 3 est un bloc-diagramme d'un concentrateur de traitement d'échos inclus dans le système radar de la figure 2 ; - la figure 4 est un diagramme d'un procédé de traitement de signaux d'écho temporels en #uvre dans un circuit de détermination de paramètres de localisation inclus dans le concentrateur de la figure 3 ; - les figures 5 et 6 sont respectivement des diagrammes dans le repère plan montrant repérage de la localisation d'un hélicoptère respectivement lorsqu'un flash de pale est formé et n'est pas formé et - la figure 7 est un bloc-diagramme schématique d'un autre système radar multistatique avec trois émetteurs d'opportunité et un système d'écoute selon la deuxième réalisation de l'invention. Préalablement, un modèle de signature radar d' rotor d'hélicoptère est présenté pour servir de fondement à la localisation d'hélicoptère selon l'invention.

Comme illustré à la figure 1, une pale 'hélicoptère P de longueur L est animée d'un mouvement de rotation uniforme autour d'un axe de rotor supposé sensiblement vertical et matérialisé un point A. S2 dénote l'angle courant entre la pale P et l'axe Ox d'un repère cartésien horizontal xOy, R un récepteur et E un émetteur d'opportunité délivrant une onde électromagnétique incidente Einc polarisée horizontalement dont le champ électrique est situé dans le même plan que le rotor.

Afin de simplifier les calculs, les altitudes relatives de l'hélicoptère, d'émetteurs et récepteurs sont négligées tous les calculs géométriques sont effectués dans le repère cartésien x0y confondu avec le sol à une altitude donnée, seulement les projections de la pale d'hélicoptère des émetteurs et des récepteurs sur le repère x0y sont considérées.

Les distances entre émetteurs d'opportunité, récepteurs et hélicoptère sont au plus de l'ordre de quelques dizaines de kilomètres et confèrent des retards dus à la propagation des ondes électromagnétiques n'excédant pas 100 #ts environ. Ces retards de propagation sont donc négligés ci-après.

En pratique, les fréquences des émetteurs 'opportunité émettent normalement en permanence des ondes électromagnétiques, par exemple de radiodiffusion ou de télédiffusion, dans une bande de fréquence prédéterminée par exemple de 100 MHz environ à 500 MHz environ, soit une longueur d'onde comprise entre 0,6 m environ et 3 m environ. Dans conditions, la pale P est assimilable à une pale métallique dans la bande de fréquence prédéterminée, la longueur L de pale est grande devant la longueur d'onde typiquement d'un facteur supérieur à 3 environ, et la largeur et l'épaisseur de la pale sont petites devant longueur d'onde.

Compte tenu des grandes longueurs d'onde considérées, la pale de longueur L est décomposée en I éléments de longueur dl assimilables à de petits doublets électriques. Ces doublets présentent une fonction caractéristique de directivité cosinusoïdale ils reçoivent de l'émetteur E une composante du type Einc. cos (6E-0 +7u/2), et renvoient vers le récepteur R une composante du type Einc.cos(9E-52 +7t/2) . cos (6R-52 +7u/2) où OE et OR désignent les angles d'attitude respectivement de l'émetteur E et du récepteur R vus du point A.

En définitive, le champ électrique dû à un élément de pale dl reçu par le récepteur R est proportionnel à sin (6E . sin (6R-0) .

Les champs élémentaires induits par les I éléments de pale dl superposent en amplitude et phase au niveau du récepteur. Les éléments de pale offrant entre eux des couplages électromagnétiques négligeables, le champ électrique total de l'écho reçu au récepteur R peut s'exprimer sous la forme

où (Di est une phase liée à la différence de marche li.cos(OE - S2) entre des rayons de l'émetteur E atteignant les extrémités d'un élément de pale dl ayant pour abscisse 1i le long de l'axe de la pale P et à la différence de marche 1i cos(OR - S2) entre des rayons rétrodiffusés par les extrémités de l'elément de pale d'abscisse 1i et reçus par le récepteur R, soit (Di = (2@/@,) 1i (cos (6E -S2) + cos (6R -S2)) En remplaçant la somme discrète une intégrale continue et le coefficient a par celui pour des éléments de pale demi-onde avec dl = , l'écho de diffusion bistatique entre le couple émetteur- récepteur E-R est donné par la formule suivante

s'écrit sous la forme

avec Ab = 8E-OR l'angle de bistatisme,

Lorsque l'angle de bistatisme 6b est égal à 180 , l'argument de la fonction exponentielle est égal à 0, et tous les points de la pale conduisent à des éléments dipolaires se superposant en phase, indépendamment de l'angle de rotation S2. Le terme figurant devant l'intégrale module l'écho en amplitude. Au voisinage de l'axe bistatique ER, le rotor présente un flash de pale décaractérisé.

Lorsque l'angle de bistatisme Ab est inférieur à 160 environ ou supérieur à 200 environ, l'argument de la fonction exponentielle varie essentiellement en fonction du cosinus de l'angle de rotation S2. Le flash de pale est formé avec une largeur temporelle directement fonction de la directivité angulaire de la pale.

Pour un rotor d'hélicoptère H comportant pales P1 à PQ, avec Q un entier compris entre 2 5 typiquement, l'écho de rétrodiffusion bistatique entre le couple émetteur-récepteur E-R est la somme des échos rétrodiffusés par les pales

k étant un entier et t la variable temps.

Pour déterminer la position de l'hélicoptere H, une première approche pourrait être réduite à évaluer 'angle de bistatisme 6b en ne corrélant le signal SR = pQ(AE, AR, S2.t + (2.k.n)/q) reçu le récepteur R et le modèle de signature bistatique = (A, S2. t + (2. k.7r/q) , avec kR et k des nombres entiers, et (2.kR.n/q) une constante exprimant que 'angle entre une pale et une direction donnée est connu qu'à une constante près. Toutefois, on constate que lorsque l'hélicoptère est éloigné de 'axe bistatique ER, il est impossible de déterminer précisément l'angle 6b avec le seul récepteur R, et lorsque l'hélicoptère est situé au voisinage de l'axe ER, le signe de l'angle 6b est indéterminé. Afin de remédier à ces ambiguïtés, le système radar de localisation selon l'invention est de type multistatique, c'est-à-dire comprend M émetteurs d'opportunité E1 à EM et N récepteurs R1 à RN avec l'un des entiers M et N au moins égal à 1 et l'autre des entiers M et N au moins égal à 2, leur somme étant au moins égale à 4, soit au moins trois couples d'émetteur et récepteur bistatiques, c'est-à-dire dont l'émetteur et le récepteur ne sont pas situés au même endroit. A titre d'exemple, on se réfère ci-après à un système radar de localisation qui s appuie sur l'exploitation d'au moins un émetteur d'opportunité E et comprend, comme illustré à la figure 2, au moins N= sous-systèmes d'écoute passiveSE, à = SE3 et un concentrateur de traitement d'échos CC.

Chaque sous-système d'écoute SEn, avec 1 < _ n < _ N- , comprend une antenne de réception de type Yaggi par exemple, adaptée pour recevoir un signal écho d'un signal émis par l'émetteur E, notamment partiellement rétrodiffusé par l'hélicoptère H, un recepteur/démodulateur superhétérodyne Rn à changement de fréquence délivrant un signal en fréquence intermédiaire à bande étroite de quelques kHz, et un modulateur/ré-émetteur MEn par exemple en bande HF ou VHF qui renvoie le signal écho sur une porteuse respective parmi N porteuses vers le concentrateur CC.

Le concentrateur CC schématiquement montré sous forme fonctionnelle à la figure 3 comprend au moins N=3 antennes de réception 11 à 1N adaptées aux N porteuses respectives, un dispositif de démodulation et filtrage fréquentiel des porteuses 2 pour séparer les signaux échos respectivement captés et ré-émis les N sous-systèmes d'écouteSE, à SEN, un codeur analogique - numérique 3, un circuit de traitement Doppler 4, un circuit de traitement numérique 5 detectant, discriminant et identifiant les hélicoptères, et un circuit de détermination de paramètres de localisation 6. En basses fréquences, les antennes de réception ARl à ARN des sous-systèmes d'écoute présentent une mauvaise directivité et des lobes secondaires élevés. La puissance de fouillis reçue étant importante, il est nécessaire d'implémenter dans le système radar de localisation un traitement Doppler efficace aux sorties du codeur analogique-numérique 3 pour détecter les cibles mobiles et discriminer les hélicoptères sensiblement stationnaires parmi celles- ci.

Dans une première phase du traitement, les N=3 signaux numériques reçus DS1 à DSN résultant d'une conversion analogique-numérique (A/N) des signaux échos dans le codeur 3 subissent un traitement Doppler classique dans le circuit 4 comportant des transformations de Fourier rapides FFT pour fournir N spectres de signature SP1 à SPN au circuit de détection, discrimination et identification 5. Des cibles mobiles classiques, telles que des avions et véhicules terrestres, et des hélicoptères en vol stationnaire ou non sont ainsi détectés et discriminés puisqu'un hélicoptère produit une signature Doppler étalée avec de multiples raies espacées alors qu'une cible classique présente une signature spectrale ponctuelle.

Dans le circuit 5, un hélicoptère est discriminé des cibles classiques et identifié par spectre Doppler, grâce à une comparaison de ses caractéristiques propres établies par circuit 5 avec celles lues dans une mémoire 7. Cette dernière contient une bibliothèque des caractéristiques des hélicoptères connus incluant particulièrement le nombre de pales et la fréquence de rotation du rotor de chaque hélicoptère connu. L'intervalle entre chaque raie dans un spectre Doppler égal à l'inverse de la période de rotation du rotor, qui est un paramètre spécifique à chaque type d'hélicoptère. La fréquence de rotation est en général voisine de 5 Hz et est comprise entre 3 Hz environ et 6 Hz environ pour 'ensemble des hélicoptères. De manière conjointe, le circuit 5 déduit de l'analyse du spectre Doppler le nombre de pales de l'hélicoptère, et en definitive identifie le type d'hélicoptère.

L'intégration cohérente dans le circuit 5 pour la détection et l'identification des hélicoptères a une durée suffisante, jusqu'à plusieurs secondes environ de manière à garantir un bon pouvoir de discrimination et d'identification. Cette durée d'intégration relativement longue par rapport aux durées d'une rafale de radar classique n'est pas critique puisque tout émetteur d'opportunité E considéré dans la présente invention fonctionne a priori de manière permanente.

Une fois l'hélicoptère H identifié, une transformation de Fourier rapide inverse FFT 1 est appliquee dans le circuit 5 à chaque signature spectrale sortant du circuit 4 pour fournir le signal temporel Sn résultant de la rétrodiffusion du signal émis l'émetteur E sur le rotor de l'hélicoptère identifié H et reçu par le sous-système d'écoute respectif SEn. Le signal Sn présente, comme dejà dit, un phénomène de flash plus ou moins prononcé selon la position relative de l'hélicoptère H par rapport à l'émetteur E et au récepteur Rn, c' -à-dire principalement selon l'angle bistatique 9b = 8E-9n. Le signal reçu Sn est analysé dans le circuit de détermination de paramètres de localisation 6 de manière à déduire des informations sur l'angle bistatisque Obn entre l'émetteur E et le récepteur Rn ou l'angle bistatique Onm entre le récepteur Rn et un autre récepteur Rm avec m # n, à un instant donné t. Pour cela, le circuit 5 adresse une mémoire de modèles de signature bistatique d'hélicoptère à travers la mémoire 7 afin que le circuit 6 corrèle le modèle de signature bistatique dépendant du type de l'hélicoptère identifié H SB(t, 6, k) = 1pQ(9, SZ.t + (2. k.n)/q) avec chacun des signaux suivants S1 à SN reçus par récepteurs R1 à RN

pour 'ensemble des Q pales du rotor de l'hélicoptère identifie H.

Pour chacun des signaux reçus S1 à SN, le circuit de détermination de paramètres 6 effectue suite d'étapesET, à ET6 d'un algorithme de maximum de vraisemblance montré à la figure 4, selon l'hélicoptère H est à proximité ou non des axes des N=3 couples (E, R1) à (E, RN) .

posant (p = (2.k.7r) /q et cpn = (2.kn.n) /q pour chaque signal reçu Sn, celui-ci et le modèle SB sont corrélés à la première étapeET, en une fonction de corrélation

Puis, l'étape ET2 recherche le maximum de la fonction de corrélation Cn(0, (p) en fonction de l'angle bistatique 0 et de l'angle de rotation #D, et plus précisément calcule la fonct' suivante normalisée au maximum de Cn

L'argument maximum (P n = argmax{ (0 0,n],0 - 00 = 1,5 rd) de la fonction V , c'est-à- dire le maximum de la fonction inverse la fonction de correlation Cn correspondant à l'angle de rotation de pale (p, est calculé pour une valeur prédéterminée de l'angle bistatique 00 égal à 1, rd environ, située dehors du trou de détection, c'est-à-dire pour un angle bistatique 0E - 0n n'appartenant pas à l'intervalle [7c - a ; n + a] environ, où a est de l'ordre de 0,2 rd à 1,4 rd, de préférence égal à 0,8 rd environ.

A 'étape ET3, la valeur maximale Vn(00, (P n) de la fonction Vn en ce point est comparée à un seuil prédéterminé égal à 0,5 environ.

Si la fonction Vn(00, (Pn) est supérieure à 0,5, cela signifie que le flash de pale est formé et l'hélicoptère est éloigné de l' bistatique émetteur-récepteur ERn ; au moins un angle bistatique 0nm, avec n # m, entre le récepteur considéré Rn et l'un deux autres récepteurs Rm déduit à l'étape ET4 de la différence de deux arguments maximums, c'est-à-dire de la différence des maximums des fonctions inverses des fonctions de corrélation et Cm correspondant à l'angle de rotation de pale ( n - (P m) _ - (0n + 0E) + (0m + 0E) + 2 (kn -km) 7) soit : 0nm = 0m - 0n<I≥ p n - (p m) - 2 (kn -km) 7r) /q. Si le flash de pale n'est pas formé et donc l' ' icoptère est à proximité de l'axe bistatique émetteur-récepteur ERn, c'est-à-dire lorsque valeur Vn (00, Çp n) est inférieure à 0, 5, le signal reçu Sn a une forme spécifique qui diffère notablement de celle pour des angles 0n et 0E inférieurs à 135 environ. Le flash de pale s'élargit et dégénéré. La corrélation entre le signal reçu Sn et le modèle de signature SB n'est maximale que lorsque Sn et SB sont en phase temporellement et ont un même paramètre angulaire, soit 0 = (0E - 0n) ou 0 = - (0E - 0n) à 27t près.

La valeur de l'angle bistatique Obn <I≥ argmax{Vn (0, (p) 1 (0, (p) E [0, 7z] 2 } est lue directement au signe près, comme étant proportionnelle à la valeur absolue maximale de la fonction inverse de la fonction de corrélation Cn correspondant à la variable 0 à l'étape ET5. Après les étapes parallèles ET4 et ET5, l'étape suivante ET6 dispose dans un circuit de repérage d'hélicoptère 9 toujours au moins de deux valeurs 'angle de bistatisme fournies par le circuit 6 respectivement pour trois couples d'émetteur- récepteur (E, R1) , (E, R2) et (E, R3) .

Selon un premier exemple en référence à la figure 5, à l'issue de l'algorithme de la figure 4, circuit 6 sélectionne deux angles parmi trois

612 <SEP> = <SEP> 62 <SEP> - <SEP> 61 <SEP> = <SEP> (AR2, <SEP> AR1) <SEP> et
<tb> 623 <SEP> = <SEP> 63 <SEP> - <SEP> 62 <SEP> = <SEP> (AR3, <SEP> AR2) <SEP> . L'hélicoptère identifié H n'est située à proximité d'aucun des trois axes bistatiques ER1, ER2 et ER3. Le circuit de repérage 9 localise l'hélicoptère H à l'intersection d'un premier cercle C12 dans lequel est inscrit l'angle 612 sous-tendu par la corde R,R2, et d'un deuxième cercle C23 dans lequel est inscrit l'angle 623 sous-tendu par corde R2R3.

Selon un deuxième exemple illustré à la figure 6, le circuit 6 fournit à la fin de l'algorithme la figure 4 au moins un angle bistatique relatif à un couple émetteur-récepteur, soit par exemple les deux angles

612 <SEP> = <SEP> 62 <SEP> - <SEP> 61 <SEP> = <SEP> (AR2, <SEP> AR,) <SEP> et
<tb> 9 <SEP> b <SEP> 3 <SEP> = <SEP> 63 <SEP> - <SEP> 6E <SEP> = <SEP> (AR3, <SEP> AE) <SEP> . L'hélicoptère identifié H est alors à proximité de l'axe bistatique ER3. Le circuit de repérage 9 localise l'hélicoptère H à l'intersection d'un premier cercle C12 dans lequel est inscrit l'angle 612 sous-tendu par la corde R,R2, et de deux deuxièmes cercles C3 et C'3 dans chacun desquels inscrit l'angle 9b3 sous-tendu par la corde ER3. Dans ce deuxième exemple, pour éliminer la cible "fantôme" CF1 constituant une deuxième intersect' des cercles C12 et C'3, il faut ajouter un récepteur supplémentaire R4 et une quatrième colonne dans l'algorithme de la figure 4 pour déterminer un angle 0 b4 ou 64m confirmant la position A de l'hélicoptère H. Par exemple, si l'hélicoptère est éloigné de l'axe bistatique R3R4, l'intersection d'un cercle dans lequel est inscrit un angle 834 = 94 - 93 sous tendu par corde R3R4 avec le cercle C12 lève l'ambiguïté entre la position réelle A de l'hélicoptère H et la position de la cible fantôme CF.

cas où l'hélicoptère est situé au voisinage de deux ou plusieurs axes bistatiques n' pas considéré il correspond à une cible proche de l'émetteur qui est supposé lointain et hors du périmètre d'intérêt. En vertu de la réciprocité du sens de la propagation des ondes électromagnétiques, un système radar de localisation selon la deuxième réalisation de l'invention comprend au moins N=3 émetteurs d'opportunité E1, En = E2 et EN = E3 et au moins un sous-système d'écoute passive SE et un concentrateur CC, comme montré à la figure 7. Dans le sous-système d'écoute SE, une antenne de réception AR et un récepteur/démodulateur R sont adaptés pour recevoir les N=3 signaux émis par les émetteurs E1 ' EN et rétrodiffusés notamment par l'hélicoptère H et un modulateur/réémetteur ME renvoie les N signaux rétrodiffusés sur N porteuses respectives, les convertit numériquement et les multiplexe à division du temps pour les diffuser sur une porteuse prédéterminée, vers le concentrateur CC.

Le concentrateur CC est analogue à celui décrit en référence aux figures 3 et 4 et comprend N- voies parallèles jusqu'au circuit de détermination de paramètres de localisation 6. Dans les figures 3 à 6, des angles 9b, (p, sont selon cette deuxième réalisation relatifs à la différence 9En - des angles d'attitude de l'émetteur En et du récepteur R vus rotor A de l'hélicoptère H, et à l'argument maximum de la fonction Vn relative à la corrélation d'un signal émis par l'émetteur En rétrodiffusé l' ' icoptère H et reçu par le récepteur R. Les axes bistatiques EjR à ENR remplacent les axes bistatiques ERl à ERN, les positions des émetteurs El à remplacent les positions des récepteurs Rl à RN et la position du récepteur R remplace la position de l'émetteur E, comme indiqué entre parenthèses dans les figures 4, 5 et 6. Par conséquent, tout ce a été indiqué pour le traitement des signaux temporels Sl à SN relativement à l'émetteur E et aux récepteurs Rl à RN est valable relativement au récepteur et aux émetteurs El à EN respectivement.

Claims

REVENDICATIONS 1 - Système radar multistatique pour localiser cible à voilure tournante en vol sensiblement stationnaire, comprenant au moins trois moyens reception (R1, Rn, RN) recevant des échos d'un signal émis par un émetteur d'opportunité (E) et un moyen (2, 3, 4) pour traiter par effet Doppler les échos afin de fournir trois spectres (SP1, SPn, SPN) caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (5) pour discriminer dans les spectres trois signatures spectrales de ladite cible (H) de manière à produire trois signaux temporels (S1, Sn, SN) résultant de rétrodiffusion dudit signal émis sur ladite cible et captés respectivement par les trois moyens de réception (R1, Rn, RN), un moyen de corrélation (6, ET,) fournissant trois fonctions de corrélation (C1, Cn, CN) entre un modèle de signature bistatique premémorisé (SB) de ladite cible (H) et les trois signaux temporels, un moyen (6, ET2 à ETS) pour déterminer pour chaque moyen de réception (Rn) l'angle bistatique entre celui-ci et l'émetteur (E) ou un autre moyen de réception (Rm) selon que fonction de corrélation respective (Cn) pour un angle bistatique prédéterminé présente un maximum inférieur supérieur à un seuil prédéterminé, et un moyen ( , ) pour localiser ladite cible dans un repère plan a l'intersection de deux cercles (C12, C23 % C12, C3) dans lesquels sont inscrits respectivement deux angles bistatiques déterminés (612, 823 % 612, eb3) relatifs à deux moyens de réception (R1, R2 ; R1, R3) et sous-tendus par des cordes chacune entre l'un de ceux-ci et l'émetteur ou ledit autre moyen de réception. 2 - Système radar conforme à la revendication 1, dans lequel le moyen pour discriminer (5) compare les spectres ( SPn, SPN) à des caractéristiques prémémorisées (7) de plusieurs cibles à voilure tournante afin d'identifier et extraire les trois signatures spectrales de ladite cible (H) subissant une transformation de Fourrier inverse en les trois signaux temporels (S1, Sn, SN) et afin de sélectionner ledit modèle de signature (SB) de ladite cible ainsi identifiée dans une mémoire (8) de plusieurs modeles de signature. 3 - Systeme radar conforme à la revendication 1 ou 2, dans lequel le modèle de signature bistatique prémémorisé (SB) dépend de l'angle bistatique entre l'émetteur et un moyen de réception donné vu de la cible (H) et de l'angle de rotation et du nombre de pales de cible. 4 - Système radar conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'angle bistatique prédéterminé n'est pas compris dans l'intervalle - a, ; n + oc] , où a est de l'ordre de 0,2 rd à 1,4 rd, de préférence égal à 0,8 rd environ, ou l'angle bistatique prédéterminé est de préférence égal à 1,5 rd environ. 5 - Système radar conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le seuil prédéterminé relatif à une fonction de corrélation respective (Cn) est égal à environ la moitié de la fonction de corrélation respective pour l'angle bistatique prédéterminé et pour le maximum de la fonction inverse de la fonction de corrélation respective correspondant à un angle rotation des pales de la cible. 6 - Système radar conforme à 1 une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'angle bistatique entre un moyen de réception respective (Rn) et l'émetteur (E) lorsque la fonction de corrélation respective (Cn) pour l'angle bistatique prédéterminé présente un maximum inférieur au seuil prédéterminé, est proportionnelle à la valeur absolue maximale de la fonction inverse de fonction de corrélation correspondant à l'angle bistatique. 7 - Système radar conforme à 1 une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'angle bistatique entre un moyen de réception respectif (Rn) et un autre moyen de réception (Rm) lorsque la fonction de corrélation respective (Cn) pour l'angle bistatique prédéterminé présente un maximum supérieur au seuil prédéterminé, est proportionnel à la différence entre des maximums des fonctions inverses des fonctions de corrélation (Cn, Cm) correspondant à un angle de rotation des pales de la cible respectivement pour lesdits un et autre moyens de réception (Rn, Rm) . 8 - Système radar conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de réception (R1, Rn, RN) retransmettent, de préférence par voies radioélectriques, les échos reçus vers un concentrateur de traitement d'écho (CC) incluant le moyen pour traiter (2, 3, 4), le moyen pour discriminer (5), le moyen de corrélation (6,ET,), le moyen pour déterminer (6, ET2 à ET5) et le moyen pour localiser (9, ET6). 9 - Système radar conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel au moins les trois moyens de réception (R1, Rn, RN) sont remplacés par trois émetteurs d'opportunité (E1, En, et l'emetteur est remplacé par un unique moyen de réception (R) recevant des échos des signaux émis respectivement par les émetteurs d'opportunite afin le moyen pour traiter (2, 3, 4) fournisse trois spectres des échos extraits par effet Doppler, le moyen pour discriminer (5) sépare dans les spectres trois signatures spectrales de ladite cible de manière à produire trois signaux temporels résultant de la rétrodiffusion desdits signaux émis sur ladite cible et captés par l'unique moyen de réception, le moyen de corrélation (6,ET,) fournisse trois fonctions de corrélation entre un modèle de signature bistatique prémémorisé (SB) de ladite cible (H) et les trois signaux temporels, le moyen pour déterminer (6, ET2 à ET5) définit pour chaque émetteur (En) l'angle bistatique entre celui-ci et l'unique moyen de réception (R) ou un autre émetteur selon que la fonction de corrélation respective pour un angle bistatique prédéterminé présente un maximum inferieur ou supérieur à un seuil prédéterminé, et le moyen pour localiser (9, ET6) situe ladite cible dans un repère plan à l'intersection de deux cercles dans lesquels sont inscrits respectivement deux angles bistatiques déterminés relatifs à deux émetteurs et sous-tendus par des cordes chacune entre l' de ceux-ci et le moyen de réception ou ledit un autre émetteur.