FR3131388A1 - Procede d extraction de reponses iff de mode sif et/ou de mode s superposees. - Google Patents

Procede d extraction de reponses iff de mode sif et/ou de mode s superposees. Download PDF

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François LE NEINDRE
Guillaume Ferre
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Frankie Letellier
Kevin PITOIS
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Thales SA
Universite de Bordeaux
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Thales SA
Universite de Bordeaux
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Abstract

Procédé d’extraction de réponses IFF de mode SIF et/ou de mode S superposées La présente invention concerne un procédé d’extraction de réponses IFF de mode SIF et/ou de mode S superposées dans un signal de base reçu par un interrogateur IFF, le procédé comprenant les étapes de : - détection, dans le signal de base, de signaux présentant des modes de codage prédéfinis, pour obtenir un ensemble de signaux détectés, - sélection, dans l’ensemble de signaux détectés, du signal présentant la plus grande amplitude, - décodage du signal sélectionné pour obtenir un flux binaire pour le signal sélectionné, - reconstruction du signal sélectionné, et - soustraction du signal reconstruit du signal de base pour obtenir un signal de base restreint, la répétition des étapes précédentes en remplaçant le signal de base par le signal de base restreint jusqu’à ce que l’ensemble de signaux détectés soit vide. Figure pour l'abrégé : 1

Description

Procédé d’extraction de réponses IFF de mode SIF et/ou de mode S superposées
La présente invention concerne un procédé d’extraction de réponses IFF de mode SIF et/ou de mode S superposées dans un signal de base reçu par un équipement d’interrogation IFF. La présente invention porte aussi sur un dispositif électronique d’extraction associé. La présente invention concerne également un produit programme d’ordinateur associé.
L’IFF (de l’anglais « Identification Friend or Foe » traduit en français par « Identification Ami ou Ennemi ») désigne l’ensemble des systèmes permettant la surveillance aérienne et l’identification ami / ennemi pour anti-fratricide.
Les équipements d’interrogation IFF, ou interrogateurs IFF, sont des équipements propres à émettre un signal, dit d’interrogation, à destination d’un aéronef, et à recevoir en retour un signal de réponse de l’aéronef, émis par son répondeur IFF. Le signal d’interrogation consiste pour certains modes, en une suite d’impulsions, la séparation temporelle entre deux impulsions définissant un mode de codage pour le signal de réponse. Le signal de réponse émis par l’aéronef est alors codé selon le mode de codage définit par le signal d’interrogation. Les modes de codage couramment utilisés sont les modes SIF (de l’anglais « Selective Identification Feature ») qui englobent les modes militaires 1, 2 et 3, ainsi que les modes civils A et C. Le mode S est aussi largement utilisé en civil et les modes 4 et 5, non couverts par cette invention, sont d’usage militaire. Les signaux de réponse correspondant à ces modes de codage sont émis sur le canal de fréquence 1090 MégaHertz (MHz).
Néanmoins, la densité du trafic aérien, ainsi que la cohabitation de modes différents sur des mêmes canaux fréquentiels, sont à l’origine d’interférences dans les signaux reçus par un interrogateur IFF. De telles interférences, appelées FRUIT (de l’anglais « False Replies Un-synchronised In Time » traduit en français par « Fausses réponses non synchronisées dans le temps »), affectent aussi bien les signaux ayant un même mode de codage que des signaux de modes de codage différents. Ces interférences diminuent le taux de probabilité de réception des signaux de réponse.
Des méthodes ont été développées pour réduire les interférences dans des signaux reçus par des systèmes multi-antennaires linéaires fixes à conformation électronique de faisceau. De telles méthodes consistent à appliquer un traitement numérique sur les signaux reçus par chaque antenne du système antennaire. Néanmoins, ces méthodes ne sont pas adaptées aux systèmes recevant des signaux sur une même voie de réception, et donc notamment au système rotatif antennaire traditionnel dit « Monopulse ».
Il existe donc un besoin pour un outil permettant d’améliorer la probabilité de réception d’un signal de réponse par un interrogateur IFF.
A cet effet, la présente description a pour objet un procédé d’extraction de réponses IFF de mode SIF et/ou de mode S superposées dans un signal de base reçu par un interrogateur IFF, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif électronique d’extraction et comprenant les étapes de :
- détection, dans le signal de base, de signaux présentant des modes de codage prédéfinis, pour obtenir un ensemble de signaux détectés, chaque signal détecté étant caractérisé par un mode de codage, une amplitude estimée et un instant temporel de début estimé,
- sélection, dans l’ensemble de signaux détectés, du signal présentant la plus grande amplitude,
- décodage du signal sélectionné en fonction du mode de codage du signal, de l’amplitude estimée pour le signal, de l’instant temporel de début estimé pour le signal et du signal de base, pour obtenir un flux binaire pour le signal sélectionné,
- reconstruction du signal sélectionné en fonction du mode de codage du signal, de l’amplitude estimée pour le signal, de l’instant temporel de début estimé pour le signal, et du flux binaire obtenu pour le signal, et
- soustraction du signal reconstruit du signal de base pour obtenir un signal de base restreint,
la répétition des étapes de détection, de sélection, de décodage, de reconstruction et de soustraction en remplaçant le signal de base par le signal de base restreint jusqu’à ce que l’ensemble de signaux détectés soit vide.
Suivant des modes de réalisation particuliers, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les modes de codage prédéfinis sont le mode 1, le mode 2, le mode 3, le mode A et le mode C, tous englobés dans l’appellation mode SIF, et le mode S correspondants à un interrogateur IFF.
- le signal de base est un signal échantillonné, l’étape de détection comprenant :
  • la détermination d’un seuil adaptatif pour la détection de signaux présentant un mode de codage SIF, le seuil adaptatif étant déterminé pour chaque échantillon du signal de base en fonction du signal de base,
  • la détection, dans le signal de base, de signaux présentant un mode de codage S,
  • la mise à jour du seuil adaptatif en fonction de l’amplitude estimée pour chaque signal détecté de mode de codage S, et
  • la détection, dans les échantillons du signal de base dont l’amplitude est supérieure ou égale au seuil adaptatif mis à jour, de signaux présentant un mode de codage SIF.
- le décodage de chaque signal détecté présentant un mode de codage S, comprend :
  • la détermination, pour chaque bit attendu pour le mode de codage S, de scores établis sur la base de distributions de Rayleigh et de Rice appliquées au signal de base sur différentes portions temporelles du signal de base, et
  • l’attribution d’une valeur à chaque bit par comparaison des scores déterminés pour le bit de sorte à obtenir le flux binaire du signal.
- l’étape de reconstruction comprend l’estimation d’une fréquence estimée pour le signal sélectionné, le signal reconstruit étant obtenu en fonction de la fréquence estimée, l’estimation de la fréquence estimée comprenant :
  • le calcul, pour chaque portion du signal sélectionné correspondant à un bit du flux binaire décodé du signal sélectionné, de la dérivée de la phase instantanée du signal sélectionné,
  • la suppression des dérivées calculées supérieures à un seuil prédéterminé,
la fréquence estimée étant la moyenne des dérivées restantes.
- l’étape de reconstruction comprend l’estimation, pour chaque bit du flux binaire, d’une phase à l’origine estimée, le signal reconstruit étant obtenu en fonction de la phase à l’origine estimée pour chaque bit, l’estimation des phases à l’origine des bits comprenant :
  • la compensation de la fréquence estimée dans le signal sélectionné pour obtenir un signal sélectionné compensé en fréquence,
  • la détermination, pour chaque bit, d’une moyenne pondérée pour le signal sélectionné compensé en fréquence, les pondérations étant établies sur la base de distributions de Rice appliquées au signal sélectionné compensé en fréquence sur une portion temporelle du signal sélectionné compensé en fréquence propre à chaque bit du signal sélectionné,
la phase à l’origine de chaque bit étant l’argument de la moyenne pondérée correspondante déterminée.
- le signal reconstruit associé au signal sélectionné est exprimé sous la forme suivante :
  • pour un mode de codage S :
  • pour un mode de codage SIF :
.
Où :
  1. désigne l’amplitude estimée d’un signal sélectionné s[n],
  2. désigne le préambule estimé d’un signal sélectionné s[n] présentant un mode de codage S, où N désigne le nombre de bits correspondant à un signal sélectionné s[n] présentant un mode de codage S,
  3. désigne le bit k du signal sélectionné s[n],
  4. désigne la forme temporelle du signal correspondant au bit ,
  5. désigne la forme temporelle d’une impulsion d’un signal sélectionné s[n] présentant un mode de codage SIF,
  6. désigne le nombre d’échantillons du signal de base dans 1 microseconde,
  7. désigne la fréquence estimée pour le signal sélectionné s[n], et
  8. désigne la phase à l’origine du bit .
- avant chaque répétition, lorsque l’intervalle de temps correspondant au signal reconstruit recoupe l’intervalle de temps d’un ou plusieurs signaux reconstruits précédents, le procédé comprend une étape additionnelle de traitement comprenant :
  • la sélection du signal reconstruit, dit signal faible, ayant la plus faible amplitude parmi l’ensemble des signaux reconstruits recoupés,
  • la soustraction, dans le signal de base restreint à partir duquel a été obtenu le signal faible, du signal reconstruit courant pour obtenir un signal de base doublement restreint pour le signal faible,
  • la répétition des étapes de décodage et de reconstruction pour le signal faible en remplaçant le signal de base restreint du signal faible par le signal de base doublement restreint,
le signal reconstruit obtenu remplaçant le signal faible.
La présente description concerne en outre un dispositif électronique d’extraction de réponses IFF de mode S et/ou de mode SIF superposées dans un signal de base reçu par un interrogateur IFF, le dispositif comprenant :
- un interrogateur IFF ayant une voie de réception propre à recevoir le signal de base, et
- une unité de traitement propre à mettre en œuvre les étapes d’un procédé tel que décrit précédemment.
La présente description se rapporte également à un produit programme d’ordinateur comportant un support lisible d’informations, sur lequel est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et entraînant la mise en œuvre d’un procédé tel que précédemment décrit lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données.
La présente description concerne aussi un support lisible d’informations sur lequel est mémorisé un produit programme d’ordinateur tel que précédemment décrit.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :
, , une vue schématique d’un exemple de dispositif électronique d’extraction de réponses IFF de mode S et/ou de mode SIF superposées,
, , une vue schématique d’un exemple de procédé d’extraction de réponses IFF de mode S et/ou de mode SIF superposées,
, , un exemple d’un signal présentant un mode de codage S, et
, , un exemple d’un signal présentant un mode de codage SIF.
La figure 1 illustre un dispositif électronique 10 d’extraction de signaux de réponses IFF de mode S et/ou de mode SIF superposées dans un signal de base reçu par un interrogateur IFF.
Le dispositif électronique 10 comprend un interrogateur IFF 12 et une unité de traitement 14. L’interrogateur IFF 12 et l’unité de traitement 14 sont, par exemple, à proximité l’un de l’autre dans un même bloc. En variante, l’interrogateur IFF 12 et l’unité de traitement 14 sont à distance l’un de l’autre et communiquent via des liaisons non filaires.
L’interrogateur IFF 12 est typiquement au sol. L’interrogateur IFF 12 présente un récepteur avec au moins une voie de réception de signaux. Les signaux que le présent procédé se propose d’extraire sont reçus sur une même voie de réception de l’interrogateur IFF 12.
L’unité de traitement 14 comprend, par exemple, un calculateur en interaction avec un produit programme d’ordinateur. L’unité de traitement 14 est, par exemple, un ordinateur.
Le calculateur comprend, par exemple, un processeur comprenant une unité de traitement de données, des mémoires et un lecteur de support d’informations, ainsi qu’éventuellement une interface homme-machine et un afficheur.
Le produit programme d’ordinateur comporte un support d’informations.
Le support d’information est un support lisible par le calculateur, usuellement par l’unité de traitement de données. Le support lisible d’informations est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capable d’être couplé à un bus d’un système informatique.
A titre d’exemple, le support d’informations est une clé USB, une disquette ou disque souple (de la dénomination anglaise «Floppy disc»), un disque optique, un CD-ROM, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique.
Sur le support d’informations est mémorisé le programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme.
Le programme d’ordinateur est chargeable sur l’unité de traitement de données et est adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé d’extraction de réponses IFF de mode SIF et/ou de mode S superposées, lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement du calculateur. Un tel procédé d’extraction sera décrit dans la suite de la description.
Le fonctionnement du dispositif électronique 10, mettant en œuvre un procédé d’extraction de réponses IFF de mode SIF et/ou de mode S superposées, va maintenant être décrit en référence à l’organigramme de la , ainsi qu’aux exemples des figures 3 et 4.
Le procédé d’extraction comprend une étape 100 de réception d’un signal de base ] sur une même voie de réception de l’interrogateur IFF 12.
Le signal de base ] est un signal complexe rapporté en bande de base échantillonné avec une période d’échantillonnage TS, NSdésignant le nombre d’échantillons sur une période de 1 microseconde. De manière générale, dans la suite de la description, la notation x[n], désigne un échantillon n du signal x.
L’interrogateur IFF 12 fonctionnant en réception à la fréquence de 1090 MHz, il est susceptible de recevoir des signaux présentant un mode de codage S ou SIF. Les signaux reçus sont potentiellement superposés (aussi dits en interférence) dans le signal de base ]. D’autres signaux parasites (bruit du récepteur) sont aussi susceptibles d’être superposés dans le signal de base ].
Un exemple de signal présentant un mode de codage S est illustré sur la figure 3. Un tel signal présente un préambule ps(t) s’étendant sur 8 µs et une charge utile (en anglais payload) dont l’étendue est telle que la somme de l’étendue du préambule et de la charge utile est égale à 64 µs (réponse courte) ou 120 µs (réponse longue).. La charge utile comprend différent tronçons de signal, à savoir une portion DF entre 8 et 13 µs (codée sur 5 bits), une portion principale entre 13 et 40 µs pour les réponses courtes (codée sur 27 bits) ou entre 13 et 96 µs pour les réponses longues (codée sur 83 bits), et un code CRC entre 40 et 64 µs pour les réponses courtes (codé sur 24 bits) ou entre 96 et 120 µs pour les réponses longues (codé sur 24 bits). Le temps d’un bit est de 1 µs. Chaque bit est modulé numériquement par une Modulation à Position d’Impulsion (ou PPM). Ainsi, la forme d’onde d’un bit à 1 correspond à une impulsion de largeur 500 ns suivie d’un silence de 500 ns. La forme d’onde d’un bit à 0 correspond à un silence de 500 ns suivi d’une impulsion de largeur 500 ns. Par ailleurs, le préambule ps(t) est composé de deux impulsions , un silence de 1 µs, suivis de deux impulsions auxquelles se succède un silence de 3 µs.
Un exemple de signal présentant un mode de codage SIF est illustré par la . Un tel signal présente 15 impulsions de 450 nanosecondes (ns) chacune, espacées de 1 µs pour une durée totale de 20.75 µs. Les impulsions d’extrémités, notées F1 et F2 sont toujours à un. Les données sont transportées par les 13 bits restants.
Le procédé d’extraction comprend une étape 110 de détection, dans le signal de base , de signaux présentant des modes de codage prédéfinis, pour obtenir un ensemble de signaux détectés. A l’issue de la détection, chaque signal détecté est caractérisé par un mode de codage, une amplitude estimée , et un instant temporel de début estimé . L’instant temporel de début estimé correspond typiquement à un numéro d’échantillon parmi les échantillons formant le signal de base .
De préférence, les modes de codage prédéfinis sont les modes de codage S ou SIF décrits précédemment.
Dans un mode préféré de mise en œuvre, l’étape de détection 110 comprend une sous-étape de détermination d’un seuil adaptatif pour la détection de signaux présentant un mode de codage SIF. Le seuil adaptatif est déterminé pour chaque échantillon du signal de base ] et en fonction du signal de base ].
Le seuil adaptatif a été déterminé de sorte à filtrer les signaux présentant un mode de codage S lors de la détection de signaux de modes de codage SIF. Cela permet de réduire le risque de prendre un signal de codage S pour un signal de codage SIF.
Le seuil adaptatif , pour l’échantillon n, est, par exemple, donné par la formule suivante :
(1)
Où :
  • ,
  • désigne le signal de base pour l’échantillon n, et
  • désigne le nombre d’échantillons du signal de base dans 1 microseconde.
Dans ce mode de mise en œuvre, l’étape de détection 110 comprend ensuite la détection, dans le signal de base ] de signaux présentant un mode de codage S. La détection de signaux présentant un mode de codage S est, par exemple, effectuée par un algorithme de reconnaissance de la forme du préambule des signaux de mode S dans le signal de base ]. Un exemple d’algorithme est décrit dans l’article suivant : François Le Neindre, Guillaume Ferré, Dominique Dallet, Emilie Boulanger, Frankie Letellier. Aircraft Signal Detection in Heavy Co-Channel Interference Environment.2020 IEEE Latin-American Conference on Communications (LATINCOM), Nov 2020.
Dans ce mode de mise en œuvre, l’étape de détection 110 comprend la mise à jour du seuil adaptatifen fonction de l’amplitude estimée pour chaque signal détecté de mode de codage S. La mise à jour permet de réajuster le seuil dans le cas où le signal de mode S détecté n’aurait pas été filtré par le seuil initial. La mise à jour du seuil consiste, par exemple, à ajuster l’amplitude du seuil adaptatifavec l’amplitude d’un signal de mode S détecté lorsque l’amplitude d’un tel signal multiplié par un coefficient prédéfini est supérieur au seuil initial.
Le seuil adaptatifmis à jour , pour l’échantillon n, est, par exemple, donné par la formule suivante :
(2)
Où :
  • désigne la fonction porte sur les échantillons compris dans l’intervalle ,
  • désigne l’instant temporel de début estimé du préambule du signal de mode S détecté, et
  • désigne l’amplitude estimée pour le signal de mode S détecté,
  • désigne le nombre de bits du signal de mode S détecté, et
  • désigne le nombre d’échantillons du signal de base dans 1 microseconde.
Dans ce mode de mise en œuvre, l’étape de détection 110 comprend la détection, dans les échantillons du signal de base dont l’amplitude est supérieure ou égale au seuil adaptatifmis à jour , de signaux présentant un mode de codage SIF. La détection est, par exemple, réalisée sur la base d’une corrélation, notamment en exploitant les impulsions d’extrémités d’un mode SIF.
L’étape de détection de mode SIF est effectuée sur le module complexe du signal de base . Ce module est par ailleurs forcé à zéro lorsqu’il est en dessous du seuil adaptatifmis à jour . Cela se traduit par la formule suivante :
(3)
Ensuite, il est effectué une corrélation normalisée en considérant deux espaces de la largeur d’une impulsion d’un mode SIF, de chaque côté d’une impulsion. Cette corrélation est donnée par la formule suivante :
(4)
En conséquence, pour détecter une paire de F1-F2 (impulsions d’extrémités), il est calculé la moyenne géométrique entre deux instants de pour le décalage F1-F2, c’est-à-dire 20,3 µs. La moyenne géométrique est donnée par la formule suivante :
(5)
Où :
  • désigne la partie entière d’un nombre réel.
Par exemple, un seuil λSIF est fixé pour pour la détection des signaux de mode SIF, ce seuil permettant d’éviter les excès de fausses détections, tout en maintenant un taux de détection correctes satisfaisant. Le seuil λSIF est, par exemple, égal à 0,93.
En outre, les amplitudes des impulsions d’extrémité F1-F2 sont estimées en prenant la moyenne des amplitudes de leurs échantillons correspondants. Si le rapport entre les deux amplitudes obtenues n’est pas compris entre 10-3/20et 103/20, la détection est rejetée, ce qui permet de réduire les fausses détections.
Dans une variante de ce mode de réalisation préféré, les signaux de modes SIF ou S sont détectés sans détermination d’un seuil adaptatifpréalable pour les modes SIF, par exemple, par des intercorrélations telles que celles décrites précédemment.
Le procédé d’extraction comprend une étape 120 de sélection, dans l’ensemble de signaux détectés, du signal présentant la plus grande amplitude.
L’étape de sélection 120 est réalisée sur la base de l’amplitude estimée et de l’instant temporel de début estimé pour les signaux détectés lors de l’étape de détection 110. Elle consiste à sélectionner le signal détecté ayant la plus grande amplitude estimée . Ce signal est ensuite appelé signal sélectionné s[n].
Le procédé d’extraction comprend une étape 130 de décodage du signal sélectionné s[n] en fonction du mode de codage du signal, de l’amplitude estimée pour le signal, de l’instant temporel de début estimé pour le signal et du signal de base ], pour obtenir un flux binaire pour le signal sélectionné s[n].
Le flux binaire désigne l’ensemble des valeurs des bits codant le signal en fonction du mode de codage du signal (15 bits pour le mode SIF, 56 bits pour le signal utile en mode S court, 112 bits pour le signal utile en mode S long). Ainsi, à l’issue de l’étape de décodage 130, il est obtenu une suite de zéros et de uns pour chaque signal.
De préférence, le décodage est effectué différemment selon le mode de codage du signal. Notamment, le décodage d’un signal de mode S est différent du décodage d’un signal de mode SIF.
Dans un exemple de mise en œuvre, le décodage d’un signal de mode SIF est effectué sur la base d’un démodulateur activé-désactivé (en anglais « On-Off Keying demodulator »). L’amplitude estimée du signal considéré est dans ce cas obtenu en effectuant la moyenne des amplitudes des impulsions d’extrémité F1 et F2. Ensuite, à chaque position temporelle d’une impulsion, l’amplitude de l’impulsion est estimée en prenant la moyenne des échantillons correspondants. Si l’amplitude estimée est supérieure à , le bit correspondant est estimé à la valeur 1, et sinon à la valeur 0.
Un exemple de décodage d’un signal de mode SIF est donné dans M. Stevens,Secondary Surveillance Radar, ser. Artech House radar library. Artech House, 1988.
Dans un exemple de mise en œuvre, le décodage d’un signal en mode S est effectué conformément à la méthode présentée dans le document de norme RTCA, « DO-260B (2009) Minimum Operational Performance Standards for 1090 MHz Extended Squitter Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) and Traffic Information Services-Broadcast (TIS-B).
Dans un autre exemple de mise en œuvre, le décodage d’un signal en mode S comprend les sous-étapes suivantes.
Une première sous-étape concerne la détermination, pour chaque bit attendu pour le mode de codage S, de scores établis sur la base de distributions de Rayleigh et de Rice appliquées au signal de base ] sur différentes portions temporelles du signal de base ]. Les bits attendus sont déterminés en fonction du mode de codage du signal. Les différentes portions temporelles du signal sont définis du fait de la forme spécifique des impulsions de la partie utile d’un signal de mode S (due à une modulation binaire PPM).
Dans un exemple, les scores pour chaque bit sont donnés par les équations suivantes :
(6)
(7)
Où :
  • désigne le signal de base pour l’échantillon n,
  • désigne l’écart-type du bruit blanc Gaussien complexe, propre au récepteur 12,
  • désigne l’amplitude estimée du signal mode S,
  • désigne la distribution de Rayleigh de pour le paramètre , avec :
    • .
  • désigne la distribution de Rice de pour les paramètres et avec :
    • ,
    • .
Une deuxième sous-étape concerne l’attribution d’une valeur à chaque bit par comparaison des scores déterminés pour le bit de sorte à obtenir le flux binaire estimé du signal. L’attribution des valeurs 0 ou 1 à chaque bit est, par exemple, effectuée sur la base des conditions suivantes :
(8)
Le procédé d’extraction comprend une étape 140 de reconstruction du signal sélectionné s[n] en fonction du mode de codage du signal et dépendant de l’amplitude estimée pour le signal, de l’instant temporel de début estimé pour le signal, du flux binaire obtenu pour le signal. A l’issue de la reconstruction, il est obtenu un signal reconstruit . Un tel signal reconstruit correspond à l’enveloppe complexe estimée du signal sélectionné s[n] en cours de traitement.
Dans un exemple de mise en œuvre, l’étape de reconstruction comprend l’estimation d’une fréquence estimée pour le signal sélectionné s[n], le signal reconstruit étant obtenu en fonction de la fréquence estimée .
Dans cet exemple, l’estimation de la fréquence estimée comprend le calcul, pour chaque portion du signal sélectionné s[n] correspondant à un bit du flux binaire décodé du signal sélectionné s[n], de la dérivée de la phase instantanée du signal sélectionné s[n].
Ensuite, les dérivées calculées supérieures à un seuil prédéterminé sont supprimées. Le seuil prédéterminé est par exemple supérieur ou égal à 1 MHz pour un mode S et supérieur ou égal à 3 MHz pour un mode SIF.
La fréquence estimée est alors la moyenne des dérivées restantes.
Dans un exemple de mise en œuvre, l’étape de reconstruction comprend l’estimation, pour chaque bit du flux binaire , d’une phase à l’origine estimée . Le signal reconstruit est obtenu en fonction de la phase à l’origine estimée pour chaque bit .
Dans cet exemple, l’estimation des phases à l’origine des bits comprend la compensation de la fréquence estimée dans le signal sélectionné s[n] pour obtenir un signal sélectionné compensé en fréquence . Le signal sélectionné compensé en fréquence est, par exemple, exprimé par la formule suivante :
(9)
Ensuite, il est déterminé, pour chaque bit , une moyenne pondérée pour le signal sélectionné compensé en fréquence . Les pondérations sont établies sur la base de distributions de Rice appliquées au signal sélectionné compensé en fréquence sur une portion temporelle du signal sélectionné compensé en fréquence propre à chaque bit du signal sélectionné s[n]. La moyenne pondérée est, par exemple, exprimée par la formule suivante :
(10)
Où :
  • désigne l’amplitude estimée du signal sélectionné s[n], et
  • désigne l’estimée de l’écart-type du bruit du récepteur de l’interrogateur IFF 12,
  • désigne la fonction de distribution de probabilités d’une distribution de Rice.
La phase à l’origine de chaque bit est alors l’argument (l’angle) de la moyenne pondérée correspondante déterminée. Dans le cadre d’un signal présentant un mode de codage S, les phases des quatre impulsions du préambule sont aussi estimées et sont notées .
Ainsi, le signal reconstruit est propre à être exprimé en fonction de l’amplitude estimée pour le signal sélectionné s[n], de l’instant temporel de début estimé pour le signal sélectionné s[n], du flux binaire obtenu pour le signal sélectionné s[n], de la fréquence estimée pour le signal sélectionné s[n] et de la phase à l’origine de chaque bit .
Par exemple, le signal reconstruit s’exprime sous la forme suivante :
  1. pour le mode de codage S :
(11)
  1. pour le mode de codage SIF :
(12)
Où :
  • désigne l’amplitude estimée du signal sélectionné s[n],
  • désigne le préambule estimé d’un signal sélectionné s[n] présentant un mode de codage S, où
  • N désigne le nombre de bits correspondant à un signal sélectionné s[n] présentant un mode de codage S,
  • désigne le bit k estimé du signal sélectionné s[n],
  • désigne la forme temporelle du signal correspondant au bit d’un signal sélectionné s[n] présentant un mode de codage S,
  • désigne la forme temporelle d’une impulsion d’un signal sélectionné s[n] présentant un mode de codage SIF,
  • désigne le nombre d’échantillons du signal de base ( ) dans 1 microseconde,
  • désigne la fréquence estimée du signal sélectionné s[n], et
  • désigne la phase à l’origine du bit .
Le procédé d’extraction comprend une étape de soustraction 150 du signal reconstruit du signal de base ] pour obtenir un signal de base restreint . La soustraction est effectuée en se plaçant à l’instant temporel de début estimé du signal sélectionné s[n]. Le signal de base restreint s’exprime, par exemple, sous la forme suivante :
(13)
Les étapes de détection 110, de sélection 120, de décodage 130, de reconstruction 140 et de soustraction 150 sont ensuite répétées en remplaçant le signal de base ] par le signal de base restreint jusqu’à ce que l’ensemble de signaux détectés soit vide. Cela signifie que l’ensemble des signaux superposés ont été extraits du signal de base ].
Optionnellement, le procédé d’extraction comprend, à partir de la première répétition (au moins un signal déjà reconstruit) et après chaque étape de soustraction 150, une étape additionnelle 160 de traitement lorsque l’intervalle de temps correspondant au signal reconstruit recoupe l’intervalle de temps d’un ou plusieurs signaux reconstruits précédents.
Dans ce cas, l’étape additionnelle 160 comprend la sélection du signal reconstruit , dit signal faible, ayant la plus faible amplitude parmi l’ensemble des signaux reconstruits précédents recoupés.
Le signal reconstruit courant est alors soustrait, dans le signal de base restreint à partir duquel a été obtenu le signal faible, pour obtenir un signal de base doublement restreint ( ) pour le signal faible.
Les étapes de décodage 130 et de reconstruction 140 sont alors répétées pour le signal faible en remplaçant le signal de base restreint à partir duquel a été obtenu le signal faible par le signal de base doublement restreint . Le nouveau signal reconstruit obtenu remplace alors le signal faible.
Ainsi, le présent procédé permet d’extraire successivement sur le principe de l’élimination successive d’interférences (SIC de l’anglais « Successive Interference Cancellation ») des signaux superposés dans un signal de base . Un tel procédé est particulièrement adapté à un interrogateur IFF pour lequel le signal de base est reçu sur une même voie de réception.
Un tel procédé permet, ainsi, d’améliorer la probabilité de réception d’un signal de réponse par un interrogateur IFF. La résistance aux brouilleurs large bande est, en outre, accrue.
L’homme du métier comprendra que les modes de réalisation et variantes précédemment décrits peuvent être combinés pour former de nouveaux modes de réalisation pourvu qu’ils soient compatibles techniquement.

Claims (10)

  1. Procédé d’extraction de réponses IFF de mode SIF et/ou de mode S superposées dans un signal de base ( ]) reçu par un interrogateur IFF (12), le procédé étant mis en œuvre par un dispositif électronique d’extraction (10) et comprenant les étapes de :
    • détection, dans le signal de base ( ), de signaux présentant des modes de codage prédéfinis, pour obtenir un ensemble de signaux détectés, chaque signal détecté étant caractérisé par un mode de codage, une amplitude estimée ( et un instant temporel de début estimé ( ),
    • sélection, dans l’ensemble de signaux détectés, du signal présentant la plus grande amplitude,
    • décodage du signal sélectionné (s[n]) en fonction du mode de codage du signal, de l’amplitude estimée ( pour le signal, de l’instant temporel de début estimé ( ) pour le signal et du signal de base ( ]), pour obtenir un flux binaire ( ) pour le signal sélectionné (s[n]),
    • reconstruction du signal sélectionné (s[n]) en fonction du mode de codage du signal, de l’amplitude estimée ( pour le signal, de l’instant temporel de début estimé ( ) pour le signal, et du flux binaire ( ) obtenu pour le signal, et
    • soustraction du signal reconstruit ( ) du signal de base ( ]) pour obtenir un signal de base restreint ( ),
    la répétition des étapes de détection, de sélection, de décodage, de reconstruction et de soustraction en remplaçant le signal de base ( ]) par le signal de base restreint ( ) jusqu’à ce que l’ensemble de signaux détectés soit vide.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les modes de codage prédéfinis sont le mode 1, le mode 2, le mode 3, le mode A et le mode C, tous englobés dans l’appellation mode SIF, et le mode S correspondants à un interrogateur IFF (12).
  3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le signal de base ( ]) est un signal échantillonné, l’étape de détection comprenant :
    • la détermination d’un seuil adaptatifpour la détection de signaux présentant un mode de codage SIF, le seuil adaptatifétant déterminé pour chaque échantillon ( ) du signal de base ( ]) en fonction du signal de base ( ]),
    • la détection, dans le signal de base ( ]), de signaux présentant un mode de codage S,
    • la mise à jour du seuil adaptatifen fonction de l’amplitude estimée ( ) pour chaque signal détecté de mode de codage S, et
    • la détection, dans les échantillons ( ) du signal de base ( ]) dont l’amplitude est supérieure ou égale au seuil adaptatifmis à jour, de signaux présentant un mode de codage SIF.
  4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le décodage de chaque signal détecté présentant un mode de codage S, comprend :
    • la détermination, pour chaque bit ( ) attendu pour le mode de codage S, de scores établis sur la base de distributions de Rayleigh et de Rice appliquées au signal de base ( ]) sur différentes portions temporelles du signal de base ( ]), et
    • l’attribution d’une valeur à chaque bit ( ) par comparaison des scores déterminés pour le bit ( ) de sorte à obtenir le flux binaire ( ) du signal.
  5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape de reconstruction comprend l’estimation d’une fréquence estimée ( ) pour le signal sélectionné (s[n]), le signal reconstruit ( ) étant obtenu en fonction de la fréquence estimée ( ), l’estimation de la fréquence estimée ( ) comprenant :
    • le calcul, pour chaque portion du signal sélectionné (s[n]) correspondant à un bit ( ) du flux binaire ( ) décodé du signal sélectionné (s[n]), de la dérivée de la phase instantanée du signal sélectionné (s[n]),
    • la suppression des dérivées calculées supérieures à un seuil prédéterminé,
    la fréquence estimée ( ) étant la moyenne des dérivées restantes.
  6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’étape de reconstruction comprend l’estimation, pour chaque bit ( ) du flux binaire ( ), d’une phase à l’origine estimée ( , le signal reconstruit ( ) étant obtenu en fonction de la phase à l’origine estimée ( pour chaque bit ( ), l’estimation des phases à l’origine ( des bits ( ) comprenant :
    • la compensation de la fréquence estimée ( ) dans le signal sélectionné (s[n]) pour obtenir un signal sélectionné compensé en fréquence ( ),
    • la détermination, pour chaque bit ( ), d’une moyenne pondérée ( ) pour le signal sélectionné compensé en fréquence ( ), les pondérations étant établies sur la base de distributions de Rice appliquées au signal sélectionné compensé en fréquence ( ) sur une portion temporelle du signal sélectionné compensé en fréquence ( ) propre à chaque bit ( ) du signal sélectionné (s[n]),
    la phase à l’origine ( de chaque bit ( ) étant l’argument de la moyenne pondérée ( ) correspondante déterminée.
  7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le signal reconstruit ( ) associé au signal sélectionné (s[n]) est exprimé sous la forme suivante :
    • pour un mode de codage S :
    • pour un mode de codage SIF :
    .
    Où :
    1. désigne l’amplitude estimée d’un signal sélectionné (s[n]),
    2. désigne le préambule estimé d’un signal sélectionné (s[n]) présentant un mode de codage S, où N désigne le nombre de bits correspondant à un signal sélectionné (s[n]) présentant un mode de codage S,
    3. désigne le bit k du signal sélectionné (s[n]),
    4. désigne la forme temporelle du signal correspondant au bit ,
    5. désigne la forme temporelle d’une impulsion d’un signal sélectionné s[n] présentant un mode de codage SIF,
    6. désigne le nombre d’échantillons du signal de base ( ) dans 1 microseconde,
    7. désigne la fréquence estimée pour le signal sélectionné (s[n]), et
    8. désigne la phase à l’origine du bit .
  8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel avant chaque répétition, lorsque l’intervalle de temps correspondant au signal reconstruit ( ) recoupe l’intervalle de temps d’un ou plusieurs signaux reconstruits ( ) précédents, le procédé comprend une étape additionnelle de traitement comprenant :
    • la sélection du signal reconstruit ( ), dit signal faible, ayant la plus faible amplitude parmi l’ensemble des signaux reconstruits ( ) recoupés,
    • la soustraction, dans le signal de base restreint ( ) à partir duquel a été obtenu le signal faible, du signal reconstruit ( ) courant pour obtenir un signal de base doublement restreint ( ) pour le signal faible,
    • la répétition des étapes de décodage et de reconstruction pour le signal faible en remplaçant le signal de base restreint ( ) du signal faible par le signal de base doublement restreint ( ),
    le signal reconstruit ( ) obtenu remplaçant le signal faible.
  9. Dispositif électronique (10) d’extraction de réponses IFF de mode S et/ou de mode SIF superposées dans un signal de base ( ) reçu par un interrogateur IFF (12), le dispositif comprenant :
    • un interrogateur IFF (12) ayant une voie de réception propre à recevoir le signal de base ( ), et
    • une unité de traitement (14) propre à mettre en œuvre les étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
  10. Produit programme d’ordinateur comportant un support lisible d’informations, sur lequel est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et entraînant la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données.
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