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Dokumentenidentifikation EP1324065 07.08.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1324065
Titel Verfahren zur passiven Lokalisierung eines Zieles und insbesondere zur Luft-Luftlokalisierung
Anmelder Thales, Paris, FR
Erfinder Paquelet, Stephane, 94117 CX, FR
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 11.12.2002
EP-Aktenzeichen 021027222
EP-Offenlegungsdatum 02.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.08.2003
IPC-Hauptklasse G01S 3/52
IPC-Nebenklasse G01S 7/02   

Beschreibung[fr]

La présente invention concerne un procédé de localisation passive d'une cible, par un système de surveillance mobile, par exemple un aéronef, portant des capteurs. L'invention s'applique notamment à la localisation de cibles dont la fréquence du signal d'émission est variable.

Les procédés de localisation passive d'une cible usuellement utilisés sont basés notamment sur l'exploitation de l'effet Doppler. Ce type de procédé n'est vraiment utilisable que si la fréquence d'émission de la cible est fixe. Dans le cas contraire, les variations de la fréquence d'émission ne permettent pas de déterminer de manière simple la fréquence doppler.

Sur les aéronefs actuels les systèmes d'émission radar à fréquence variable tendent à se généraliser et l'emploi de procédés basés sur la détermination de la fréquence doppler n'est donc plus efficace.

Un but de l'invention est notamment d'effectuer la localisation passive d'une cible dont la fréquence d'émission n'est pas nécessairement fixe, mais peut être variable.

A cet effet l'invention a pour objet un procédé de localisation d'une cible par mesure interférométrique sur le signal reçu de la cible. Le signal émis par la cible fait l'objet d'une acquisition par des moyens de détection disposés sur un porteur. Le procédé de localisation d'une cible comporte au moins deux étapes.

La première étape est une étape d'acquisition de mesures qui comporte au moins deux séquences indépendantes d'acquisition du signal émis par la cible. A chaque séquence le porteur suit une trajectoire distincte, les trajectoires faisant entre elles un angle non nul. Ces séquences d'acquisition permettent d'obtenir des séries de mesures indépendantes.

La deuxième étape est une étape de traitement des mesures mettant en oeuvre un traitement statistique. Ce traitement est effectué sur chaque série de mesure et permet la détermination des paramètres caractérisant la cible, notamment les paramètres de vitesse et de distance.

L'invention a notamment pour avantage de permettre une estimation des paramètres de la cible, sans nécessiter de la part de la cible une émission à fréquence fixe.

L'estimation des paramètres cible présente l'avantage d'être réalisée à partir d'un nombre limité de mesures.

Avantageusement l'utilisation d'un repère de coordonnées sphériques permet de simplifier l'expression du modèle théorique utilisé, ce qui facilite l'estimation des paramètres cible.

Le traitement mis en oeuvre par le procédé selon l'invention est itératif. Il permet avantageusement d'estimer précisément les paramètres de la cible par des affinages successifs.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, faite en regard des figures annexées qui représentent :

  • La figure 1, une illustration de l'étape d'acquisition de mesures.
  • La figure 2, l'illustration d'une disposition possible des capteurs sur l'avion porteur.
  • La figure 3, l'illustration du repère géométrique utilisé.
  • La figure 4, une représentation simultanée des deux repères géométriques.

La figure1 illustre le déroulement de l'étape d'acquisition de mesures que comporte le procédé selon l'invention.

A un instant quelconque, l'avion porteur 11 détecte un avion cible 12 se déplaçant à une vitesse vc et émettant un signal radar. Cet avion cible vole avec une altitude et une direction quelconques, à une grande distance de l'avion porteur, par exemple au-delà de 150 km. Après avoir détecté l'avion cible, l'avion porteur modifie sa trajectoire et passe de sa position initiale à la position 13 lui permettant d'engager le procédé selon l'invention. Il effectue alors deux séquences de mesures du signal z(t) reçu de la cible. Ces séquences s'étendent sur deux intervalles de temps

et
Les instants t1 et t2 encadrent l'instant t0 de référence qui correspond au point 14 d'estimation des paramètres cible. Durant chaque séquence le porteur suit une trajectoire avec un vecteur vitesse de préférence constant.

La première séquence conduit, à l'instant t1, le porteur 11 au voisinage du point 15. Le porteur infléchit alors sa trajectoire d'un angle α, et entreprend à partir de l'instant t2, la deuxième séquence. Sa trajectoire le conduit du point 16 au point 17.

La valeur de l'angle α est déterminée par l'angle d'ouverture maximum des dispositifs de réception. Elle dépend également des capacités de l'avion porteur à changer de cap étant donné sa vitesse. Une modification de cap de l'ordre de 30° est donnée à titre d'exemple.

Selon le procédé, les deux portions de trajectoire correspondant aux deux séquences sont effectuées chacune avec un vecteur vitesse constant. L'une d'entre elles est choisie de préférence perpendiculaire à la direction moyenne de propagation du signal émis par la cible.

La position relative initiale des deux avions 11 et 12 détermine l'ordre chronologique des trajectoires. Cet ordre est indifférent pour la mise en oeuvre de l'étape de traitement du procédé selon l'invention, qui suit l'étape d'acquisition. Dans le but de gagner du temps, l'avion porteur cherche par exemple à rallier en premier la trajectoire la plus proche de sa trajectoire initiale.

Avantageusement, pour déterminer les paramètres de la cible, le procédé selon l'invention ne nécessite pas un très grand nombre de résultats de mesures. Les portions de trajectoires définies précédemment ont donc une longueur faible relativement à la distance cible - porteur et à la vitesse du porteur, par exemple respectivement 150 km et 250 m/s. Ceci permet de considérer la trajectoire de la cible comme constante pendant les mesures.

La figure 2 représente un mode de répartition possible des capteurs sur l'avion porteur. Les n capteurs sont disposés par exemple en deux groupes latéralement le long du fuselage 21.

Le premier groupe est constitué de deux capteurs 22 et 23 positionnés en deux points I et J selon l'axe longitudinal 25 du porteur. On appelle O le milieu du segment IJ. Ces deux capteurs sont distants l'un de l'autre d'une longueur D très supérieure à la longueur d'onde du signal reçu. L'espacement des capteurs peut par exemple atteindre 4 mètres. Ces deux capteurs sont indépendants : la phase relative de leurs antennes présente une erreur de calibration qui peut être modélisée par un signal lentement variable. Ils forment la grande base interférométrique ou "LBI" (Large Base Interferometer) ou plus simplement "grande base".

Le second groupe est constitué par d'autres capteurs disposés dans un voisinage 24, dont le rayon est de l'ordre du mètre. Ces capteurs sont très rapprochés les uns des autres et les antennes qui les composent sont calibrées en phase. Certains de ces capteurs sont positionnés sur un axe parallèle à l'axe du fuselage 25 et d'autres de part et d'autre de cet axe.

Ce groupe de capteurs forme la petite base interférométrique ou "SMBI" (SMall Base Interferometer) ou plus simplement "petite base".

Avantageusement, l'un des capteurs qui composent la grande base entre également dans la composition de la petite base. Ceci permet de limiter le nombre de capteurs mis en jeu.

Chaque groupe de capteurs agit comme un interféromètre indépendant et fournit des données relatives à la différence de phase des signaux z(t) reçus sur ses capteurs. Le porteur recueille ainsi une information de phase liée aux mesures de la grande base interférométrique et une information de phase liée aux mesures de la petite base.

Le signal z(t) émis par la cible et reçu par chaque capteur du porteur est un signal radar de fréquence f0. Sous forme complexe, son expression temporelle est modélisée par la relation suivante : z(t) = s(t) e2iπf0t + w(t)

Dans cette relation s(t) est un signal en bande ΔF, avec ΔF de l'ordre du mégahertz par exemple et w(t) un bruit thermique considéré comme un bruit blanc gaussien.

Des calculs menés par ailleurs montrent que, le rapport signal reçu à bruit étant considéré comme très supérieur à 1, égal par exemple à +20 dB, on peut écrire :

A(t) est une fonction de l'amplitude du signal émis et ϕ(t) une fonction de la direction du signal reçu et de la phase de s(t).

(w(t)) et
(w(t)) représentent la partie réelle et la partie imaginaire de w(t).

Dans l'expression de z(t) le terme d'amplitude |z(t)| n'est pas directement explicitable en fonction des paramètres cible. En revanche le terme de phase arg(z(t)) contient de manière exploitable l'information relative à la localisation de la cible. De plus, ce terme est accessible au travers des mesures effectuées par les capteurs implantés sur l'avion porteur. Le procédé selon l'invention exploite donc ce terme de phase.

L'ensemble des capteurs constituant la petite base permet d'obtenir, à différents instants t, la direction d'arrivée γ(t) du signal, en site et gisement.

Les deux capteurs I et J constituant la grande base fournissent quant à eux, une information ΔΦLBIt égale à la différence de phase des signaux reçus par chaque capteur. Si on ne tient pas compte du bruit, ΔΦLBIt peut s'écrire comme suit :

avec :
  • ft fréquence centrale du signal cible à l'instant t,
  • d1(t) et d2(t) la distance de chacun des capteurs à la source d'émission de la cible,
  • δϕ(ft) un terme inconnu, lié à un retard non maîtrisé entre les deux antennes qui ne sont pas calibrées.

L'expression "modulo 2π" traduit le fait que, la distance D entre les capteurs I et J étant grande, le déphasage ΔΦLBI(t) n'est connu qu'à nx2π près.

En supposant que la fréquence centrale du radar varie peu entre deux impulsions, on peut assimiler le signal émis à un signal à bande étroite, au moins pendant le temps nécessaire à une mesure. Dans ce cas ϕ1(ft) et ϕ2(ft) présentent des variations négligeables en fonction du temps. On peut alors avantageusement substituer à ΔΦLBIt l'expression Δ2ΦLBI (t) = ΔΦLBI(t) - ΔΦLBI(t0) de la variation de ΔΦLBI(t) entre t0 et t. De cette façon on s'affranchit de δϕ(ft).

Les grandeurs γ(t) et Δ2ΦLBI(t) sont des fonctions continues de t. En revanche, le procédé selon l'invention utilise, pour déterminer les paramètres de la cible, des séries de valeurs de γ(t) et Δ2ΦLBI(t) mesurées à des instants tn pris à des intervalles de temps réguliers ΔT dans chacun des intervalles

et
Un instant tn considéré pourra par exemple prendre la valeur tn = t1 - n.ΔT sur l'intervalle

La figure 3 illustre le système d'axes utilisé pour définir le procédé selon l'invention. Dans ce système d'axes l'avion cible 12 est repéré par ses coordonnées sphériques dans le trièdre direct [u0,u&thetas;,uϕ], où u0 représente la direction à l'instant t0, du porteur 11 à la cible 12.

Selon l'invention, la trajectoire d'observation de l'avion porteur est idéalement décomposée en deux segments 31 et 32 de trajectoires qui sont assimilables à des segments de droites correspondant à deux intervalles de temps

et
L'intervalle [t1,t2] contient l'instant t0 pour lequel on cherche à estimer les paramètres de la cible.

Pour permettre une estimation optimale, comme il a été dit précédemment, un de ces segments, figuré par le segment 32 sur la figure, suit la direction uϕ sensiblement perpendiculaire à la direction moyenne u0 de propagation du signal émis par la cible.

La figure 4 illustre le passage d'un repère normal terrestre 41, de coordonnées cartésiennes, à un repère local de coordonnées sphériques 42. Le repère normal terrestre 41 est défini, par exemple, par son origine O, point milieu de la grande base, et par la droite D passant par O et orthogonale à la surface de la Terre. O' est le point d'intersection de la droite D avec la surface de la Terre. Le trièdre direct {i,j,k} lié à ce repère est par exemple défini comme suit :

  • k est le vecteur porté par D et dirigé vers le bas
  • i et j sont deux vecteurs orthogonaux, situés dans le plan parallèle au plan horizontal, tangent à la terre en O'. Le vecteur i a pour direction le nord et le vecteur j l'est.

    Le repère local 42, quant à lui, est construit sur le trièdre {u0,u&thetas;,uϕ} défini par:
  • u0=sin &thetas; cos ϕ i + sin &thetas; sin ϕ j + cos &thetas; k
  • u&thetas;=cos &thetas; cos ϕ i + cos &thetas; sin ϕ j - sin &thetas; k
  • uϕ=-sin ϕ i + cos ϕ j
avec &thetas; ∈]0, π[ et ϕ ∈ [0, 2π[.

Dans ce repère un vecteur X sera défini par ses trois composantes Xr, X&thetas;, et X&phis;.

Selon l'invention, les mesures fournies par les grande et petite bases sont modélisées, dans un premier temps, par les relations suivantes :

La relation (5) modélise l'expression des mesures des directions angulaires de l'axe reliant le centre de la grande base du porteur à la cible.

La relation (6) modélise, pour sa part, l'évolution de la différence de phase, mesurée entre les deux capteurs de la grande base.

u0 représente, à l'instant t0, la direction de la cible par rapport au centre de la grande base.

Δut représente la variation au cours du temps, de la direction de la cible par rapport au centre de la grande base. Il s'exprime par la relation suivante : Δut = Vc / (d) .(t-t0) -ΔMt / (d) avec :

  • ΔMt = O(t0)O(t), le vecteur qui correspond au déplacement du porteur pendant l'intervalle de temps [t0, t],
  • d, la distance qui sépare la cible du centre de la grande base à l'instant t0,
  • νc, le vecteur vitesse de la cible.

Le vecteur kt= IJ(t)λt caractérise la position des deux capteurs I et J de la grande base. kt est par exemple tiré des informations fournies par la centrale inertielle du porteur. λt est la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale ft du signal émis par la cible, ft étant déterminée par ailleurs.

Les termes w(t) et w' représentent des bruits blancs gaussiens.

Dans ce système (4) les paramètres relatifs à la cible apparaissent au travers des expressions de u0 et 1/d pour la position et des expressions vc d pour la vitesse.

L'utilisation d'un repère de coordonnées sphériques tel que celui décrit précédemment, permet de réexprimer les grandeurs u0, 1/d et vc d, sous la forme d'un vecteur Θ à six composantes qui définissent la vitesse et la position de la cible. Θ a pour expression :

Dans cette expression :

  • νr, ν&thetas; et νϕ sont les composantes de la vitesse cible vc dans Le repère de coordonnées sphériques.
  • d0 et τ0 sont des constantes permettant d'exprimer 1d ,vr d,v&thetas; d, etvϕd comme des nombres sans dimension de l'ordre de l'unité.

Une étude menée par ailleurs montre qu'en fonction du type de mesures effectuées, le porteur se déplaçant dans un plan horizontal, le vecteur vc n'est accessible que par sa composante νϕ. Les composantes νr et ν&thetas; ne sont pas correctement observables même avec une précision moyenne et il s'avère préférable de leur donner une valeur a priori.

La valeur de la composante ν&thetas; étant faible, celle-ci peut être fixée à zéro.

De plus si on explicite les relations (5) et (6) en fonction des vecteurs u0, u&thetas; et uϕ, la variation de la composante νr n'apparaît que dans un terme du deuxième ordre et ne représente pas un terme prépondérant. Une forte dispersion sur νr n'entraîne donc pas une erreur significative sur l'estimation des autres paramètres. On peut donc lui donner une valeur estimative déterminée par rapport au module de la vitesse cible. Pour une vitesse égale à 250 m/s en module, une valeur de νr comprise 125 m/s et 250m/s, par exemple 175 m/s représente une valeur convenable.

Le modèle (4) peut alors être réécrit de la façon suivante :

avec : - ΔΦSMBI (t) = uϕ.γmes(t) - MSMBIΘ (t)=uϕ.u0 + Δut / (u0 + Δut)

Les paramètres νr et ν&thetas; étant fixés a priori, l'expression de Θ se simplifie pour devenir :

De même, les termes selon u0 et u&thetas; considérés comme connus s'intègrent dans l'expression de Δut qui devient :

Avec : - ΔMϕt= O(t0)O(t).uϕ=vϕp(t-t0)    où vϕp est la composante suivant uϕ de la vitesse du porteur.
   où νr prend une valeur indicative, et ν&thetas; une valeur nulle.

Soit α le défilement relatif de la cible devant le porteur selon uϕ. α est défini par : α==vϕ -vϕp / (d) = τ0vϕp / (d) - τ0vϕp / (d0).d0 / (d) On a alors - Δut = α.uϕ + U

Le modèle (8) s'exprime donc en fonction de α qui est une combinaison linéaire des composantes d0d et τ0v0 d du vecteur Θ.

Pour réaliser une estimation des paramètres &thetas;, ϕ, d0 d et τ0vϕ d, le procédé selon l'invention comporte par exemple un traitement qui consiste à rechercher les valeurs de &thetas;, ϕ,d0 d et τ0v0 d qui minimisent un critère statistique C(Θ) fonction de Θ. Ce critère statistique qui porte sur l'expression du modèle (8), traduit la vraisemblance par rapport aux mesures de ce modèle d'évolution choisi. Ce critère est de type "moindres carrés". Son expression est la suivante :

où la variable tn représente les instants de mesures pris sur les intervalles
Cette expression du critère C(Θ) est donnée à titre indicatif, sachant qu'une modélisation plus fine du bruit pourrait conduire à une expression différente.

La recherche des valeurs de &thetas;, ϕ, d0 d et τ0vϕd qui donnent une valeur minimum à C(Θ), doit en principe être faite par exploration exhaustive et large. Avec quatre paramètres cette recherche implique un nombre trop important de calculs. Le procédé selon l'invention adopte donc une démarche d'estimation en deux étapes.

La première étape consiste à négliger U et à considérer la relation (14) avec U = O. Le vecteur Δut est alors égal à α. uϕ. On évalue C(Θ) en fonction de α sur chacune des trajectoires, en donnant aux paramètres &thetas; et ϕ des valeurs déterminées par ailleurs. Cette étape permet d'obtenir une estimation rapide du paramètre α et donc une première estimation Θ du vecteur Θ. Cette estimation est naturellement approximative dans la mesure où le vecteur U est pris égal au vecteur O, le modèle se trouvant ainsi simplifié.

Le paramètre &thetas; et dans une moindre mesure le paramètre ϕ, peuvent être estimés à partir des mesures effectuées par la petite base. Le paramètre &thetas; est d'ailleurs considéré comme déterminé de cette façon avec une précision suffisante pour permettre de mener à bien l'estimation des autres paramètres.

Ainsi, &thetas; étant considéré comme connu, le vecteur de paramètres se simplifie encore avantageusement :

Cette étape d'estimation met à profit les deux séries indépendantes de mesures obtenues lors des deux séquences de l'étape d'acquisition.

Sur chacun des intervalles I1 et I2 le modèle (8) peut s'écrire :

avec : - i ∈{1, 2} - ΔΦSMBIi,t=uϕi.γmes(t) -MSMBI,iΘi,t=uϕi.ui Δuit ui + Δuit / (ui + Δuit)
O(ti) étant le milieu de la grande base à ti et ui, ϕi, di étant respectivement la direction, le gisement et la distance de la cible par rapport à ce point.

On peut également écrire :

νi est la composante de la vitesse du porteur suivant uγii.

Δuit étant exprimé selon la relation 20, le modèle 17 apparaît avantageusement comme étant simplement fonction de deux termes variables αi et ϕi :
  • αi =τ0(vϕi - vi) di qui caractérise le défilement relatif de la cible devant le porteur,
  • ϕi qui est la valeur du gisement.

L'estimation des paramètres cible se réduit alors à une opération monodimensionnelle suivant uϕ.

On considère par ailleurs que pendant toute la durée des mesures les paramètres relatifs à la cible n'évoluent pas significativement. On peut donc écrire : ϕ1 ≈ ϕ2 ϕ, d1d2 ≈ d et vϕ1vϕ2vϕ.

On obtient ainsi, en exploitant les deux séquences de mesures, les deux termes suivants :

La première étape consiste à établir une première estimation des paramètres recherchés.

Une première estimation ϕ&supand;i de ϕi est obtenue à partir des mesures de la petite base.

Des estimations α&supand;1 et α&supand;2 des paramètres α1 et α2 sont obtenues indépendamment par recherche de la valeur minimum du critère C(Θ) pour chaque instant t de mesure.

Pour l'estimation α&supand;1 de α1, on prendra par exemple les mesures de la séquence qui se déroule durant l'intervalle de temps I1.

De même pour l'estimation α&supand;2 de α2, on prendra les mesures de la séquence qui se déroule durant l'intervalle de temps I2.

La détermination des deux estimations α&supand;1 et α&supand;2 permet alors d'obtenir un système linéaire de deux équations à deux inconnues :

Avec τ0vϕd et d0d comme inconnues.

Les valeurs α&supand;1 et ν1 d'une part et α&supand;2 et ν2 d'autre part, sont issues des deux séquences de mesures effectuées suivant des trajectoires différentes. Les équations 22 et 23 sont donc deux équations indépendantes.

Les estimations de τ0vϕ d et d0d sont alors obtenues par résolution du système (21).

Lors de la première étape d'estimation, on peut par exemple effectuer :

Une exploration des valeurs de ϕi autour de la mesure ϕ&supand;i fournie par la petite base avec une précision de ±1°. Cette exploration est faite par pas de 0.1°.

Une exploration des valeurs de αi autour de zéro sur une centaine de valeurs comprises dans l'intervalle [-2, +2], sachant que les paramètres τ0vϕd et d0 d ont des valeurs proche de 1.

Avantageusement, les solutions de ce système représentent une très bonne approximation des paramètres recherchés.

A l'issue de cette première étape, qui peut être considérée comme suffisante, on dispose donc d'une très bonne estimation des composantes du vecteur Θ :

  • Le site &thetas; est déterminé, avec une précision suffisante, par les mesures de la petite base SMBI,
  • Le gisement ϕ, également déterminé par les mesures de la petite base, est affiné lors de la recherche de minimisation du critère C(Θ),
  • Les paramètres τ0vϕd et d0d sont tirés par calcul des estimations α&supand;1 et α&supand;2.

Cette première étape qui vient d'être décrite, peut être suivie d'une deuxième étape qui permet d'affiner encore l'estimation des paramètres cible notamment en ce qui concerne le gisement ϕ.

La deuxième étape consiste à répéter l'opération précédente en considérant la relation (14) en totalité. Le vecteur Δut est alors égal à α. uϕ + U. On évalue ainsi C(Θ) en fonction de la totalité des paramètres initiaux, mais uniquement dans un voisinage restreint de Θ, ce qui nécessite un nombre raisonnable de calculs. Ce voisinage se situe autour des valeurs estimées lors de la première étape.

Durant cette deuxième étape, la détermination des valeurs qui minimisent C(Θ) est faite directement en fonction de ϕ, τ0vϕ d et d0 d en donnant toujours au paramètre &thetas; sa valeur déterminée par ailleurs. Cette détermination prend également en compte les résultats de mesures qui ne l'ont pas été au cours de l'étape précédente, comme c'est le cas notamment pour les mesures réalisées dans les portions non rectilignes de la trajectoire au voisinage de t0.

Lors de la deuxième étape d'estimation, on peut par exemple effectuer :

  • une exploration des valeurs de ϕ par pas de 0.05° autour de la valeur ϕ&supand; obtenue par la première étape,
  • une exploration des paramètres τ0vϕ d et d0 d avec de l'ordre d'une dizaine de valeurs prises autour de
    et
    préalablement estimées.

    Dans cette étape on peut également considérer le vecteur Δut dans son expression complète, le vecteur U n'étant plus constant. Le vecteur Δut s'écrit alors :

    ν&thetas;, νr, ν&thetas;p, et νrp étant les composantes respectives des vitesses cible et porteur suivant u&thetas;,uϕ.

    L'utilisation de l'expression complète de Δut permet d'obtenir une estimation des valeurs ν&thetas; et νr en partant des valeurs fixées a priori.

    Dans la description du procédé selon l'invention qui vient d'être faite, l'étape d'acquisition de mesures à été décrite pour faciliter la compréhension, avec deux séquences de mesures. Ce nombre n'est bien entendu pas limitatif et le procédé peut être envisagé avec un nombre supérieur de séquences. Néanmoins il doit comporter au moins deux séquences telle que décrites pour permettre l'obtention de deux équations indépendantes.

    De même, la description mentionne l'avantage du changement de repère qui a pour résultat de simplifier l'expression du modèle en fonction des paramètres recherchés. Cette description ne présente évidemment pas la totalité des moyens permettant de simplifier l'expression du modèle en fonction de ces paramètres. Le but de cette simplification étant d'obtenir, en utilisant les mesures effectuées, un nombre d'équations indépendantes suffisant pour déterminer les paramètres recherchés, toute solution conduisant à ce résultat peut être intégrée au procédé. De même l'utilisation d'un critère de vraisemblance autre que celui présenté, peut être envisagée.

    La description du procédé selon l'invention a été faite dans ce qui précède, pour le cas particulier d'une localisation air-air où le signal émis par la cible est un signal en bande étroite. Ce procédé est bien sûr généralisable à d'autre cas, et notamment, par exemple, au cas d'un signal agile en fréquence.

    Dans ce cas la variation de la fréquence d'émission ne s'effectue plus en bande étroite. Néanmoins, le procédé selon l'invention reste avantageusement applicable. Seule change l'expression du modèle d'évolution de la différence de phase mesurée sur la grande base. Dans ce cas l'expression (8) est modifiée comme suit:

    avec : Δϕ(ft, ft0) = δϕ(ft) - δϕ(ft0)

    Dans l'expression (26), le terme Δϕ(ft,ft0) représente la variation de la valeur du déphasage, lié aux deux capteurs de la grande base, entre l'instant t considéré et l'instant t0 de référence. Cette variation du déphasage est directement due à la variation de la fréquence du signal émis par la cible.

    Le terme δϕ(ft) entrant dans l'expression de ΔΦLBIt n'est donc plus supposé constant.

    Cette modification du modèle porte sur un terme qui n'est pas fonction des paramètres recherchés. Elle est donc sans incidence sur le principe d'estimation. Il est d'ailleurs possible, en procédant à des mesures préalables de calibration, d'estimer pour chaque instant t la valeur de la fréquence centrale du signal. Celle-ci peut alors être mémorisée dans une table et être utilisée par la suite dans le calcul de la valeur correspondante de Δϕ(ft, ft0).

    Dans certains cas la variation de la fréquence d'émission se fait dans une plage vraiment très vaste. Ceci se produit notamment pour une émission par sauts de fréquence. Dans ce cas le signal émis ne peut plus être assimilé à un signal à bande étroite. Cependant il est possible d'analyser le signal reçu au travers d'un certain nombre de filtres dont les bandes passantes sont juxtaposées. La bande passante totale du signal est alors par exemple découpée en bandes de fréquences étroites, ce qui permet l'utilisation tel quel du procédé selon l'invention.

    Un autre cas d'application du procédé, donné comme exemple, est la localisation air-sol. Dans ce cas particulier la cible est par exemple un radar terrestre fixe. Le déplacement de la cible est alors nul et par conséquent on a νϕ = 0. Le seul paramètre restant, qui ne soit pas directement accessible au travers des mesures des déphasages, est la distance d. Le procédé selon l'invention se simplifie alors notablement. L'estimation d'un seul paramètre ne nécessitant qu'une série de mesures, il n'y a plus nécessité pour l'avion porteur de changer de trajectoire.

    Dans ce cas, le système de coordonnées sphériques adopté dans le procédé s'avère particulièrement adapté.


Anspruch[fr]
  1. Procédé de localisation d'une cible, caractérisé en ce que la cible émettant un signal et ce signal faisant l'objet d'une acquisition par des moyens de détection disposés sur un porteur, ce procédé comporte au moins deux étapes :
    • Une étape d'acquisition de mesures, comportant au moins deux séquences indépendantes d'acquisition du signal émis par la cible, chaque séquence permettant d'obtenir une série de mesures, le porteur suivant pendant chaque séquence une trajectoire distincte, les trajectoires (31 et 32) faisant entre elles un angle non nul,
    • Une étape de traitement des mesures mettant en oeuvre un traitement statistique effectué sur chaque série de mesure, ce traitement permettant la détermination des paramètres cible.
  2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'une des séquences de l'étape d'acquisition est réalisée selon une trajectoire sensiblement perpendiculaire à la direction d'arrivée du signal issu de la cible.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le traitement statistique conduit à l'obtention des paramètres de vitesse et de distance de la cible par la résolution d'un système d'équations indépendantes liant ces paramètres, chaque équation étant établie à partir d'une série de mesures.
  4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la première phase du traitement conduit à un système d'équations linéaires
  5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que les équations linéaires ont pour inconnues les paramètres 1d et vϕ d, d étant la distance de la cible au porteur et νϕ la composante de la vitesse cible que l'on peut estimer.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les équations linéaires sont de la forme : αi = τ0vϕ / (d) - τ0vpi / (d0)d0 / (d) i représente le numéro de la séquence de mesures considérée, α&supand;i la valeur de l'angle de défilement du porteur devant la cible estimée à partir de la série de mesures effectuée au cours de la séquence et νpi la vitesse du porteur pendant cette séquence.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'acquisition est réalisée à l'aide de capteurs disposés selon l'axe du porteur ou perpendiculairement à cet axe, ces capteurs étant regroupés pour former une grande et une petite base interférométriques.
  8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que les informations de phase, extraites du signal issu de la cible et reçues par les capteurs des grande et petite bases interférométriques, sont modélisées de la façon suivante :
    représente un vecteur dont les composantes sont les paramètres cible recherchés.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement statistique employé effectue la recherche des valeurs des paramètres cible qui minimisent un critère statistique de vraisemblance C(Θ).
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le critère C(Θ) utilisé s'exprime sous la forme suivante :
    où la variable tn représente les instants de mesures pris sur les intervalles
    et
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de traitement utilise deux fois le traitement statistique, la première fois pour réaliser une estimation rapide à partir des mesures faites pendant chacune des séquences, la deuxième fois pour réaliser un affinage des résultats autour de l'estimation première, cet affinage faisant intervenir l'ensemble des mesures disponibles.






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