FR3009390A1 - Systeme d'analyse de la faune aerienne par radar imageur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système radar à compression d'impulsion de type HFR configuré de façon à émettre des rafales de N impulsions modulées en fréquences, chaque impulsion étant affectée d'un déphasage égale à 0° ou 180° selon la valeur du moment d'un code binaire auquel elle est associée. Le code binaire utilisé est un code orthogonal cyclique à M Moments. Le système radar est équipé de moyens de réception comportant des moyens pour appliquer tour à tour à chacune des récurrences du signal reçu une correction de phase annulant chacun des déphasages pouvant être appliqué à l'émission, chaque déphasage correctif est appliqué par l'intermédiaire d'un déphaseur qui applique à chacune des récurrences successives un déphasage qui varie pour chaque récurrence suivant la séquence d'un code de correction à M moments image du code de déphasage. Les M récurrences corrigées, délivrées par un même déphaseur sont intégrées par un intégrateur dédié, de façon à former 1 trace distincte, non ambigüe en distance, P déphaseurs (P<M) permettant de former P traces distinctes.

Description

Système d'analyse de la faune aérienne par radar imageur L'invention se rapporte au domaine général de l'analyse d'environnements et plus particulièrement de l'analyse du comportement 5 d'espèces animales au sein d'un territoire donné. L'invention se rapporte plus spécifiquement à détection et à l'analyse du comportement d'espèces animales volantes dans leur milieu naturel et/ou en interaction potentielle avec des moyens de transports (terrestres, aériens, maritimes) ou des infrastructures anthropiques, qu'elles soient statiques (bâtiments, lignes 10 électriques) ou dynamiques (éoliennes). Dans le contexte du déploiement d'infrastructures de tailles 15 importantes ou de moyen de transport, dans des milieux naturels ou préservés il est généralement nécessaire, en préalable à toute installation sur un site donné, de déterminer si la présence et le fonctionnement de cette installation sont compatibles de l'évolution quotidienne ou saisonnière d'espèces animales sur le site d'implantation. Cette compatibilité peut être 20 déterminée en considérant aussi bien des critères économiques (sureté des installations et régularité de leur fonctionnement) que des critères écologiques de préservation de la faune résidant sur le site ou bien amenée à traverser ce site. C'est en particulier le cas pour l'implantation d'infrastructures de 25 production d'énergie électrique à partir d'énergies renouvelables, des champs d'éoliennes typiquement. En effet, avant de délivrer une autorisation d'implantation d'une telle infrastructure, qui peut couvrir plusieurs dizaines d'hectares, les autorités compétentes requièrent du demandeur la réalisation d'une étude d'impact 30 environnemental, en particulier sur la faune résidant dans la zone d'implantation ou traversant périodiquement cette zone et notamment sur les espèces volantes.

Du fait de la variabilité au cours de la journée et des saisons des déplacements, ou plus généralement de l'activité, de cette faune, une telle étude est généralement longue et nécessite une observation quasi-continue de la zone considérée.

Par suite, faute de pouvoir disposer d'observateurs disponibles de manière permanente pour surveiller la zone considérée, de façon à déterminer les espèces animales présentes ainsi que leur comportement, Une telle étude est généralement approximative et se base sur des observations partielles, discontinues, réalisées en se basant sur une définition a priori les espèces susceptibles d'être présentes. Par suite, compte tenu du statut de protection des espèces concernées, la mise en place de nouveaux projets et l'optimisation de l'intégration environnementale de projets existants, nécessite des études d'impact de plus en plus complexes, incluant une excellente compréhension des déplacements aériens des espèces volantes. Les protocoles d'études visuels classiques ne sont plus satisfaisants car limités dans le temps, ou inefficaces sur certaines périodes (nuit...). De plus ils ne permettent pas de prendre en compte des changements temporaires ou définitifs du comportement des espèces considérées.

En ce qui concerne des infrastructures du type des éoliennes, le principal problème reste la cohabitation entre ces équipements et le passage ou l'évolution d'espèces volantes dans leurs zones de fonctionnement, durant certaines périodes. Pour prévenir des interactions involontaires entre ces infrastructures et les espèces volantes l'utilisation de systèmes de détection radar peut s'avérer d'une grande efficacité. En effet, un système radar est un équipement permettant la détection automatique d'objets mobiles dans de larges portions d'espace. Par suite, la détection de ces individus dans la zone couverte par un radar permet de déterminer avec précision la position et le déplacement de ces individus et de prévoir si une interaction entre un équipement et un ou plusieurs individus est susceptible de se produire. Par suite si l'équipement considéré est une éolienne et que l'interaction possible est consécutive au mouvement de rotation de ses pales et qu'elle peut se traduire par la collision entre les individus détectés et les pales en mouvement de cette éolienne, il est possible de mettre l'éolienne à l'arrêt tant que l'évolution des individus détectés dans la zone considérée se poursuit. Cependant, du fait de la taille relativement faible des individus observés et de leur grande agilité d'évolution il est parfois difficile de détecter ces individus de manière efficace sans avoir recours à des équipements radar sophistiqués, émettant une puissance non négligeable. En outre la détermination du mouvement des individus détectés nécessite que l'équipement radar utilisé puisse réaliser une analyse Doppler sur les échos détectés, analyse Doppler qui nécessite une cadence de rafraichissement des informations d'autant plus élevée qu'il s'agit de suivre, avec précision l'évolution de volatiles de petite taille et très agiles. C'est pourquoi on est amené à envisager l'utilisation de radars à impulsions à haute fréquence de répétition, ou radars HFR, l'utilisation de radars à plus basses fréquences de répétition ne permettant pas en particulier d'obtenir la résolution doppler souhaitée. Néanmoins, l'utilisation de radars HFR présente pour inconvénient de donner lieu, de manière connue, à une ambiguïté distance importante, induite par l'émission HFR.

Un but de l'invention est de proposer une solution permettant de concilier l'accroissement des besoins en termes d'aménagement du territoire et la nécessité de protéger au mieux les espèces animales dont l'existence peut être mise en danger par ces aménagements.

Un but de l'invention consiste en particulier à proposer une solution permettant de surveiller en permanence le passage d'espèces animales à travers une zone de territoire donnée ou l'évolution de ces mêmes espèces à l'intérieur de cette zone, de façon à éviter que les interactions entre ces espèces et les infrastructures placées dans cette zone puissent être dommageable à la fois pour les individus des espèces considérées et pour les infrastructures en cause. Cette solution pouvant être étendue à la prévention des collisions entre des aéronefs et les animaux volants, un autre but de l'invention consiste à pouvoir détecter des groupes d'animaux volants en évolution pour 35 avertir de leur présence les pilotes d'aéronefs dont la route est susceptible de traverser la zone d'évolution, de manière à permettre aux pilotes d'éviter d'entrer en collision avec les animaux détectés. A cet effet l'invention a pour objet un système de surveillance radar 5 pour la détection du passage ou du stationnement d'espèces animales, notamment d'espèces volantes, dans une zone d'espace donnée, le système comportant des moyens d'émission d'un signal hyperfréquence de type HFR, et des moyens de réception des échos de ce signal réfléchis par des individus évoluant dans la zone considérée, les moyens d'émission et de 10 réception étant colocalisés. Selon l'invention, les moyens d'émission sont configurés de façon à émettre des trains d'impulsions radioélectriques organisées en rafales de N impulsions pour lesquelles la période de répétition des impulsions émises reste constante; chaque impulsion émise étant une impulsion 15 hyperfréquence modulée linéairement en fréquence et affectée d'un décalage de phase égal à 0 ou à Pi par rapport à la phase d'un signal de référence. Le décalage de phase affecté à une impulsion de rang n d'une rafale est défini par un code de déphasage qui est un code binaire orthogonal cyclique à M moments. Les moyens de réception sont quant à 20 eux configurés de façon à appliquer à chaque récurrence du signal reçu un déphasage correctif de valeur opposée à celle du déphasage appliqué à l'impulsion émise dont elle est issue, ce déphasage correspondant à un des M moments d'un code de correction binaire cyclique. Chaque moment du code de correction est de valeur opposée à un des M moments du code de 25 déphasage. Le système selon l'invention peut, par ailleurs, comporter des caractéristiques additionnelles pouvant être considérées séparément ou en combinaison. Ainsi: 30 Selon une configuration particulière du système selon l'invention, le code de déphasage comporte un nombre M de moments multiple de 4, défini de telle façon que l'on ait: N = k.M avec k entier >0.

Selon une autre configuration particulière du système selon l'invention, les moyens de réception comportent des moyens de séparation de trace, pour former P traces. Ces moyens comportent un opérateur de correction cyclique qui forme, pour chaque récurrence reçue, M récurrences corrigées, 5 la première récurrence corrigée correspondant à la correction de la récurrence considérée par le déphasage défini par le moment du code binaire de correction dont le rang correspond (Modulo M) au rang de l'impulsion qui précède l'acquisition de la récurrence considérée; de sorte que la nième récurrence corrigée correspond à la correction de la récurrence 10 considérée par le déphasage défini par le moment du code binaire de correction dont le rang dont le rang correspond (Modulo M) au rang de l'impulsion qui précède l'acquisition de la récurrence précédant la récurrence considérée. Selon une forme particulière de la configuration précédente, 15 l'opérateur de correction cyclique réalise M opérations de correction de phase pour chacune des traces. Selon une autre forme particulière de la configuration précédente, les moyens de séparation de traces sont configurés pour former chaque trace p en intégrant N récurrences successives. Chacune de ces récurrences est 20 corrigée par un déphasage correctif défini par un des moments du code binaire de correction, ce moment étant le moment suivant le moment ayant défini le déphasage correctif appliqué à la récurrence n-1 pour la même trace p; le moment appliqué à une récurrence n donnée pour former une trace p donnée étant le moment suivant le moment définissant le déphasage 25 correctif appliqué à cette même récurrence pour former la trace p-1. La première récurrence consécutive à la première impulsion d'une rafale est ainsi corrigée, pour former la première trace, d'un déphasage correspondant au premier moment du code binaire correcteur. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de séparation de 30 traces comportent une batterie de P intégrateurs. Selon une forme particulière de la configuration précédente, le nombre de récurrences intégrées pour déterminer la valeur d'une trace est égal au nombre M de moment du code de déphasage.

Selon une autre configuration particulière du système selon l'invention, les moyens de réception sont configurés pour réaliser la démodulation (compression en distance) des échos reçus. La démodulation est réalisée dans le domaine spectral, pour chaque trace considérée, en multipliant le spectre de la trace à l'instant considéré par le spectre d'une réplique du signal émis, le signal obtenu étant retransposé dans le domaine temporel. Selon une forme particulière de la configuration précédente les moyens de réception sont configurés pour mémoriser pour chaque trace les valeurs de cette trace obtenues successivement, après compression distance, pour la rafale considérée et pour réaliser, pour chacune des traces considérées, une analyse Doppler du signal reçu. L'analyse Doppler est réalisée par transformée de Fourier appliquée aux valeurs de la trace obtenues successivement pour la rafale considérée. Selon une autre configuration particulière du système selon l'invention, 15 les moyens de réception comportent trois voies de réception et des moyens pour réaliser des mesures d'écartométrie angulaire à partir des signaux reçus sur ces trois voies. 20 Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui s'appuie sur les figures annexées qui présentent: 25 - la figure1, une illustration du graphe la fonction d'autocorrélation d'un code binaire orthogonal cyclique à 16 moments; - la figure 2, une représentation schématique fonctionnelle des moyens de séparation de traces que comportent les moyens de réception du système radar selon l'invention; 30 - la figure 3, une représentation schématique fonctionnelle de la fonction de compression en distance mise en oeuvre par les moyens de réception du système radar selon l'invention; La figure 4, une représentation schématique fonctionnelle de la fonction d'analyse Doppler mise en oeuvre par les moyens de réception du 35 système radar selon l'invention.

Le système radar exploité dans le cadre de l'invention est un radar pulsé à haute fréquence de répétition (de type HFR) capable d'émettre des impulsions hyperfréquences modulées en fréquence, par modulation linéaire par exemple, de façon à augmenter, de manière connue, la précision en distance du système. Les impulsions émises sont classiquement groupées en rafales de N impulsions.

Comme tout système radar HFR, le système radar selon l'invention est configuré de façon à s'affranchir de la forte ambiguïté distance qui, de manière connue, affecte les échos reçus d'objets ayant réfléchi les impulsions émises. S'agissants d'échos reçus affectés d'une ambiguïté en distance on parle communément d'échos de nièmes traces, sachant que les échos de première trace sont les échos ne présentant aucune ambiguïté, c'est-à-dire les échos correspondant à des objets situés à une distance d inférieure à la distance d'ambiguïté Da. La distance d'ambiguïté Da peut être définie comme la distance 20 maximale que peut parcourir en aller-retour une onde radioélectrique pendant la durée d'une période de répétition. Cependant, pour s'affranchir de cette ambiguïté en distance, les radars de type HFR utilisent de manière classique la capacité dont ils sont dotés de modifier leur période de répétition d'une impulsion émise à l'autre. 25 De la sorte, de manière connue, il est possible, en choisissant judicieusement les périodes de répétition appliquées ainsi que leur nombre, d'identifier et par suite de supprimer les échos parasites provenant d'objets situés au-delà de la distance instrumentée. On rappelle ici que la distance instrumentée correspond à l'intervalle 30 de temps pendant lequel, au cours d'une période de répétition, le récepteur du radar procède à l'acquisition et à l'échantillonnage du signal reçu. La suite des échantillons collectés durant cet intervalle de temps est généralement connue sous le nom de récurrence. Une telle méthode pour identifier les échos de nième trace impose un 35 choix restreint de Périodes de répétition pour réaliser la gestion des ambiguïtés distance et, simultanément, la gestion des éclipses. Cette solution présente en outre l'inconvénient de replier l'ensemble des traces sur une trace unique, au détriment de la capacité de détection des cibles lointaines faibles en présence de celles plus fortes situées à courte distance par exemple, ou bien évoluant à vitesse faible en présence du fouillis. En outre la position vraie n'est obtenue qu'après balayage complet des PRF. Une telle méthode ne permet par ailleurs pas de disposer de manière automatique des informations contenues dans les échos de nièmes traces. Elle ne permet en particulier pas de déterminer de manière simple à quelle trace l'écho de nième trace considéré appartient et donc à quelle distance vraie (i.e. non ambigüe) se situe l'objet à l'origine de cet écho. On rappelle ici que les éclipses correspondent aux zones de l'espace proches que le radar ne peut percevoir, la réception d'un signal en provenance de ces zones étant rendue impossible du fait qu'à ce moment, l'émetteur étant en émission, la réception est rendue impossible. Le récepteur est alors généralement désactivé. La solution généralement employée pour s'affranchir des éclipses consiste précisément à modifier la période de répétition. De manière avantageuse le système radar selon l'invention comporte 20 quant à lui un ensemble de moyens lui permettant de réaliser un lever d'ambiguïté distance sans avoir besoin de modifier la période de répétition des impulsions émises. A cet effet il comporte en particulier des moyens permettant d'émettre un signal ayant une forme d'onde particulière et des moyens pour traiter le 25 signal reçu de façon à lever l'ambiguïté distance des échos reçus en tirant parti de cette forme d'onde. La forme d'onde émise par les moyens d'émission est constituée, de manière classique, par des rafales d'impulsions hyperfréquence modulées en 30 fréquence. Cependant, de manière caractéristique, on applique à chaque impulsion émise un déphase égal à 0° ou à 180° par rapport à une référence de phase donnée. Le déphasage appliqué à une impulsion donnée est ici fonction de son rang dans la rafale et est déterminé par un code binaire particulier à M moments Selon l'invention le nombre M de moments du code binaire utilisé est un sous-multiple du nombre N d'impulsions constituant une rafale. Le code est répété de manière cyclique de sorte qu'à une impulsion de rang n dans une rafale donnée correspond le moment de rang m tel que l'on ait: n = k.M + m avec k entier [1] L'impulsion sera ainsi affectée d'un déphasage égal à 0 ou à PI selon que le moment d'ordre m vaut par exemple 1 ou -1. Ce décalage de phase 10 permet d'associer un identifiant à chacune des impulsions émises. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le code binaire cyclique choisi est ici un code orthogonal dont la longueur est définie par la distance maximale non ambigüe, exprimée en nombre de traces, que l'on 15 souhaite obtenir. On rappelle ici qu'un code binaire orthogonal cyclique à M moments est caractérisé par une fonction d'autocorrélation nulle, exception faite pour un décalage correspondant à M/2 moments. La représentation graphique de la figure 1 illustre cette propriété caractéristique en présentant le graphe 11 20 de la fonction d'autocorrélation d'un code binaire orthogonal cyclique à 16 moments. Les séquences [2] et [3] ci-après présentent, quant à elles deux exemples de codes binaires orthogonaux cycliques à 16 moments. Code n°1: -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 1 -1 -1 -1 -1 [2] Code n °2: 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 [3] Selon une autre caractéristique, les impulsions constituant une même rafale présentent la même période de répétition d'impulsion à impulsion, de 30 sorte que la forme d'onde émise se trouve avantageusement simplifiée par rapport aux formes d'ondes pour lesquelles la période de répétition des impulsions varie d'impulsion à impulsion. Par ailleurs le système radar est configuré de telle façon que la période de répétition puisse varier d'une rafale à l'autre, et ce, simplement 35 dans le but de s'affranchir des éclipse. 25 D'un point de vue temporel, les rafales d'impulsions sont donc émises successivement. Chaque impulsion d'une rafale est une impulsion hyperfréquence modulée en fréquence selon une loi de modulation 5 déterminée et affectée d'un déphasage qui correspond à son rang dans la rafale et qui est défini par la valeur du moment du code de phase cyclique utilisé. La première impulsion de la rafale est ainsi affectée d'un déphasage correspondant au premier moment du code, de valeur -1 pour le code n°1 par exemple, de même que les impulsions de rang i-M+1, les impulsions de 10 rang i'16+1 si l'on utilise par exemple un code à 16 moments comme le code n °1. Associé aux moyens d'émission permettant d'émettre une forme d'onde telle que celle décrite précédemment, le système radar selon l'invention comporte également des moyens de réception et de traitement 15 des échos reçus. Dans une forme de réalisation préférée les moyens de réception sont configurés de façon à comporter plusieurs voies de réception, trois voies de réception classiquement, configurées, de manière classique également, de façon, à permettre une mesure de position angulaire des échos reçus. La 20 suite de la description présente les moyens réalisant le traitement d'une voie, des moyens similaires étant utilisés pour traiter les autres voies de réception que comporte le système dans la configuration considérée, chaque voie de réception étant ici traitée séparément. Ces moyens de réception et de traitement (i.e. de traitement du signal 25 reçu) permettent, pour chaque voie de réception, de tirer parti des caractéristiques de la forme d'onde émise. A cet effet les moyens de traitement du signal reçu comporte un étage d'acquisition du signal reçu tel que celui illustré par la figure 2. Cet étage comporte principalement, pour chacune des voies de 30 réception, des moyens de numérisation 21, des moyens 22 de séparation de traces (circuit rebouclé + tableau), et des moyens de séquencement 23. Les moyens de numérisation 21 sont classiquement constitués par un dispositif de conversion analogique/numérique qui convertit la vidéo radar sous forme complexe (partie réelle ou en phase et partie imaginaire ou en 35 quadrature de phase) en flots de données. La conversion du signal vidéo est ici classiquement cadencée au rythme de la période de répétition, l'ensemble des échantillons de signal vidéo acquis dans le lapse de temps correspondant à cette période étant mémorisé pour former une récurrence 24.

On appelle ici récurrence la succession des échantillons du signal reçu par les moyens de réception pendant l'intervalle de temps séparant deux impulsions émises consécutives. Selon l'invention les récurrences successives sont traitées par les moyens 22 réalisant l'opération de séparation de trace. Cette opération a pour objet d'exploiter l'information ajoutée à chaque impulsion émise par application du déphasage décrit précédemment pour réaliser la séparation de P traces successives. On rappelle ici que les traces correspondent aux échos reçus pour des 15 intervalles de distance successifs fonction de la période de répétition des impulsions émises. Ainsi la première trace correspond sensiblement à la zone de l'espace s'étendant sur une distance comprise entre l'équipement radar et la distance aller-retour pouvant être parcourue par l'impulsion émise pendant la période 20 de répétition. La seconde trace quant à elle correspond sensiblement à la zone de l'espace s'étendant depuis la distance limite de la première trace sur une distance correspondant la distance aller-retour pouvant être parcourue par l'impulsion émise pendant la période de répétition. 25 Et ainsi de suite, pour les autres traces. Selon l'invention, comme illustré par la figure 2, les moyens de séparation de traces 22 comportent un opérateur cyclique 221 qui permet d'appliquer successivement à chaque récurrence 24 (i.e. à chaque 30 échantillon de la récurrence), des déphasages correctifs dont la séquence est définie par un code de correction binaire, code cyclique dont les M moments sont opposés aux M moments du code de phase appliqué aux impulsions émises.

L'opérateur cyclique a ici pour fonction de traiter des blocs de M récurrences 24 successives en appliquant séquentiellement à chacune des M récurrences un déphasage correspondant à un des M moments du code de correction, de façon à former, pour chaque récurrence 24, M récurrences corrigées. A cet effet, comme l'illustre la figure 2, l'opérateur cyclique 221 comporte une pluralité de déphaseurs 222, dont les entrées sont mises en parallèle. Dans un mode de réalisation préféré l'opérateur cyclique 221 comporte M/2-1 déphaseurs 222, pour tenir compte des spécificités du code binaire orthogonal mis en oeuvre à l'émission (autocorrélation nulle sauf pour un décalage égal à M/2). Chaque déphaseur, de manière séquentiel, applique à la récurrence 24 disponible à l'instant considéré, un déphasage dont la valeur varie d'une récurrence à l'autre selon la succession des moments du code de correction, de sorte qu'un si un même déphaseur applique à une récurrence n un déphasage correspondant à un moment m du code de correction, il applique à la récurrence n+1 un déphasage correspondant à moment m+1 (modulo N) du code de correction. De la sorte chaque déphaseur produit un déphasage différent pour chacune des N récurrences consécutives.

Selon l'invention également, comme illustré par la figure 2, les moyens de séparation de traces 22 comportent une batterie 223 de P intégrateurs (i.e. de P sommateurs), avec 11:>M/2, chaque intégrateur réalisant l'intégration des N récurrences corrigées par un des M déphaseurs de l'opérateur cyclique. Chaque intégrateur délivre ainsi à sa sortie un ensemble d'échantillons temporels formant une trace p, cet ensemble étant obtenu par intégration de M récurrences 24 consécutives, chaque récurrence 24 étant affectée d'un déphasage correcteur distinct, ce déphasage correcteur étant par ailleurs différent d'un intégrateur à l'autre. Cet intégrateur délivre ainsi une nouvelle valeur de la trace p, toutes le M récurrences. Du point de vue fonctionnel les moyens de séparation de traces 22 permettent de tirer avantageusement parti du codage spécifique appliqué à l'émission. En effet, du fait du codage appliqué à l'émission, l'intégration des 35 M récurrences 24 successives affectées chacune d'un déphasage correcteur donné, déphasage qui varie d'un intégrateur à l'autre (i.e. d'une trace à l'autre), permet d'éliminer de manière simple, pour chaque trace, les échos n'appartenant pas à cette trace. Ces derniers sont avantageusement éliminés du simple fait que, pour 5 la trace considérée, les déphasages correcteurs appliqués aux M récurrences ne correspondent pas aux déphasages appliqués à l'émission aux M impulsions à l'origine des échos en question. Le signal correspondant à un tel écho étant corrigé en phase de manière impropre pour chacune de récurrences corrigées formant la trace considérée, il est éliminé par effet 10 d'intégration du fait de l'orthogonalité du code cyclique utilisé. Le traitement appliqué ne laisse ainsi subsister pour chacune de traces considérées que les échos appartenant à l'intervalle de distance correspondant à cette trace. Ainsi, avantageusement, le codage de phase par un code binaire orthogonal, appliqué aux impulsions émises, associé à la mise en oeuvre des 15 moyens 22 de séparation de traces selon l'invention permet d'effectuer une séparation des différentes traces considérées. On dispose ainsi pour chaque groupe de M récurrences d'une caractérisation non ambigüe en distance des échos reçus. 20 La figure 2, présente une illustration correspondant à un mode de réalisation particulier, pris comme exemple non limitatif, pour lequel on ne retient que les cinq premières traces T1 à T5. Selon l'invention, les moyens 22 de séparation de traces sont 25 séquencés par des moyens de séquencement 23 qui assurent par ailleurs le séquencement général des moyens de réception et de traitement. Le rôle de ces moyens est en particulier d'assurer le séquencement du mécanisme de séparation des traces, ce mécanisme étant cadencé au rythme de la période de répétition par une horloge dite "horloge PRF" 232 et 30 au rythme de la durée de la rafale. En effet, la durée de la période de répétition pouvant varier d'une rafale d'impulsion à une autre, les moyens de séparation de traces 22, et en particulier l'opérateur cyclique 221, doivent être informés du nombre de rotations du code de correction à effectuer, c'est-à-dire du nombre de blocs de M récurrences à traiter et de la cadence à 35 suivre. A cet effet, les moyens de séquencement 23 comportent eux-mêmes, outre une horloge d'échantillonnage 231 dont est déduite l'horloge PRF 232, un dispositif 233 pour générer l'horloge qui cadence la rotation des valeurs de déphasage au niveau des déphaseurs 222 en fonction de la durée de la période de répétition ainsi que le nombre de permutations complètes à réaliser. Il est à noter que, compte tenu du temps nécessaire pour former P traces il est avantageux de disposer de moyens de séparation de traces doublés, travaillant en ping-pong sur deux jeux M de récurrences consécutifs. En l'absence d'un tel agencement, il est nécessaire de prévoir, entre deux récurrences ou entre deux blocs de M récurrences, un lapse de temps suffisant pour permettre la formation complète des P traces. Dans une forme de réalisation préférée, illustrée par la figure 2, les moyens de réception comportent deux moyens de séparation de traces 22 actionnés alternativement par le dispositif 233 au rythme du temps d'acquisition des M récurrences nécessaires pour actualiser les P traces, une trace étant réactualisée toutes les M récurrences. Outre des moyens de séparation de traces, les moyens de réception du système radar selon l'invention comportent également des moyens pour réaliser la compression en distance des échantillons du signal reçu. Cette compression en distance, qui vise de manière classique à compenser la modulation de fréquence du signal émis (signal "chirp") de façon à bénéficier de l'accroissement de résolution distance procuré par l'émission d'impulsions modulées, est ici réalisée pour chacune des traces 31 considérées, cinq traces T1 à T5 pour l'exemple de la figure 2. Avantageusement la compression en distance est ici réalisée dans le domaine spectral, l'opération de convolution étant réalisée en effectuant le produit du spectre 32 de la trace considérée par le spectre 33 de la réplique du signal émis. Le spectre 34 ainsi obtenu est ensuite retransposé dans le domaine temporel, pour restituer une trace compressée 35, comme l'illustre la figure 3. Comme l'illustre la figure 4, chacune des traces ainsi formées est ensuite mémorisée de façon à disposer d'un nombre d'acquisitions suffisant pour réaliser une analyse Doppler du signal reçu avec la résolution Doppler 35 souhaitée, une analyse doppler sur 512 acquisitions par exemple. A cet effet les moyens de réception comportent également des unités de mémoire 411 de capacité suffisante pour mémoriser pour chaque trace l'ensemble des acquisitions nécessaires à l'analyse Doppler. L'analyse Doppler des signaux comprimés en distance par la 5 corrélation temporelle est ainsi réalisée sur l'horizon d'une rafale en effectuant une transformée de Fourier sur les colonnes des tableaux mémorisés. Après séparation des traces, compression et analyse Doppler, le 10 signal reçu est traité de manière classique de façon à réaliser la détection et la caractérisation des échos utiles, les individus évoluant dans la zone considérée en l'occurrence. A cet effet le système radar selon l'invention comporte des moyens connus, non décrits ici, pour réaliser cette détection. Le stade suivant du traitement du signal reçu consiste ainsi en la 15 détection du signal, détection qui s'opère par seuillage des tableaux précédents. Ce seuillage peut être opéré par comparaison à des valeurs issues d'un moyen réalisant une fonction classique de maintien de taux de fausse alarme constant ou « TFAC ». Les signaux complexes correspondant aux échos détectés sont 20 ensuite mémorisés avec leurs attributs : le rang de la trace à laquelle appartient l'écho, la PRF de la rafale considérée, la position en Distance ainsi que Vitesse associées à cet écho. A partir de ces valeurs, déterminées pour chacune des voies de 25 réception, le système radar selon l'invention procède ensuite à la détermination des positions angulaires des cibles détectées simultanément sur les trois voies, en utilisant des procédures classiques d'écartométrie de phase, non décrites ici. Par suite, connaissant la distance séparant du système les objets 30 détectés et les angles en gisement et en site selon lesquels les objets considérés ont été détectés, le système radar selon l'invention est en mesure de déterminer la position réelle (en 3 dimensions) de ces objets dans le volume observé.

D'un point de vue dimensionnement, les valeurs des différentes caractéristiques du système radar selon l'invention sont directement définies en fonction de la nature des cibles observées, des animaux volants en l'occurrence.

A titre indicatif, le système radar selon l'invention peut par exemple être constitué par un radar de type HFR fonctionnant en bande X et présentant les caractéristiques suivantes: - Fréquence d'émission Fo de l'ordre de 9, 5 GHz, émission sur 3 voies identiques; - Durée d'impulsion inférieure à 1,12 us; - Périodes de répétition (PRF) : 4 périodes de répétition distinctes de 3,9 us, 5,05 us, 5,7 us et 6,2 us; - durée d'une rafale : inférieure ou égale à 0,2 s, durée durant laquelle une PRF reste constante; - durée du motif des 4 rafales : environ 0,9 s; - utilisation d'un code de phase à l'émission comportant 16 moments, Un tel ensemble de caractéristiques permet d'obtenir une bonne séparation de traces tout en conservant des performances d'analyse Doppler appropriées. En effet la mise en oeuvre d'un code de phase à 16 moments suppose que l'on dispose d'un temps de cohérence des mesures au moins égal à 166,2 = 99,2 us pour prendre en compte la période de répétition la plus longue. Ce temps de cohérence nécessaire limite le Doppler observable à environ 5 kHz soit +/- 75 m/s. Cependant, si l'on considère que la vitesse radiale des cibles d'intérêt est au maximum égale à 15 m/s, la cadence d'échantillonnage pour réaliser une analyse Doppler non ambiguë étant égale, de manière connue, à 4*Vcible/À soit 1890 Hz, il est seulement nécessaire de disposer d'un échantillon de signal environ toutes les 529 us. Par suite, le temps de sommation le plus long étant de 5x 16 x 6,2 us = 496 us, ce temps est donc, dans tous les cas de fonctionnement envisagés, parfaitement compatible avec la fréquence d'échantillonnage nécessaire pour l'analyse Doppler. On notera par ailleurs, que la perte de traitement pour une telle 35 vitesse, sur un temps d'intégration de 0,2 s, étant sensiblement égale à 3 dB par suite de la migration de case distance. Cette perte pourra cependant être compensée si nécessaire en sommant des rafales plus courtes. On notera également que dans l'exemple présenté, le système radar selon l'invention prévoit que l'émission de rafale à rafale se fait avec un changement de la période de répétition (PRF). Ce changement n'a pas pour but ici de réaliser un levé d'ambiguïté distance comme c'est généralement le cas, pour les radars HFR notamment, mais de réaliser l'élimination des zones d'éclipse, c'est-à-dire des zones aveugles coïncidant avec les instants d'émission du système.

En effet, dans le cadre de l'invention, comme cela a été exposé dans le texte qui précède, l'ambiguïté distance est levée par la mise en oeuvre du code de phase appliqué aux impulsions émises.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système de surveillance radar pour la détection du passage ou du stationnement d'espèces animales volantes dans une zone d'espace donnée, le système comportant des moyens d'émission d'un signal hyperfréquence HFR, et des moyens de réception des échos de ce signal réfléchis par des individus évoluant dans la zone considérée, les moyens d'émission et de réception étant colocalisés, caractérisé en ce que: - les moyens d'émission sont configurés de façon à émettre des trains d'impulsions radioélectriques organisées en rafales de N impulsions dans lesquelles la période de répétition des impulsions émises reste constante; chaque impulsion émise étant une impulsion hyperfréquence modulée linéairement en fréquence et affectée d'un décalage de phase égal à 0 ou à Pi par rapport à la phase d'un signal de référence, le décalage de phase affecté à une impulsion de rang n d'une rafale étant défini par un code de déphasage qui est un code binaire orthogonal cyclique à M moments; - les moyens de réception (21, 22, 23) sont configurés de façon à appliquer à chaque récurrence du signal reçu un déphasage correctif de valeur opposée à celle du déphasage appliqué à l'impulsion émise dont elle est issue, ce déphasage correspondant à un des M moments d'un code de correction binaire cyclique, chaque moment du code de correction étant de valeur opposée à un des M moments du code de déphasage.
2. 2. Système de surveillance radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le code de déphasage comporte un nombre M de moments multiple de 4, défini de telle façon que l'on ait: N = k.M avec k entier >0.
3. 3. Système de surveillance radar selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de réception comportent des moyens de séparation de traces (22), pour former P traces, ces moyens comportant un opérateur (221) de correction cyclique quiforme, pour chaque récurrence reçue, M récurrences corrigées, la première récurrence corrigée correspondant à la correction de la récurrence considérée par le déphasage défini par le moment du code binaire de correction dont le rang correspond (Modulo M) au rang de l'impulsion qui précède l'acquisition de la récurrence considérée, la nième récurrence corrigée correspondant à la correction de la récurrence considérée par le déphasage défini par le moment du code binaire de correction dont le rang dont le rang correspond (Modulo M) au rang de l'impulsion qui précède l'acquisition de la récurrence précédant la récurrence considérée.
4. 4. Système de surveillance radar selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opérateur de correction cyclique (221) réalise M opérations de correction de phase (222) pour chacune des traces.
5. 5. Système de surveillance radar selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de séparation de traces (22) sont configurés pour former chaque trace p en intégrant N récurrences successives, chacune de ces récurrences étant corrigée par un déphasage correctif défini par un des moments du code binaire de correction, ce moment étant le moment suivant le moment ayant défini le déphasage correctif appliqué à la récurrence n-1 pour la même trace p; le moment appliqué à une récurrence n donnée pour former une trace p donnée étant le moment suivant le moment définissant le déphasage correctif appliqué à cette même récurrence pour former la trace p-1; la première récurrence consécutive à la première impulsion d'une rafale étant corrigée, pour former la première trace, d'un déphasage correspondant au premier moment du code binaire correcteur.
6. 6. Système de surveillance radar selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de séparation de traces (22) comportent une batterie de P intégrateurs (223).
7. 7. Système de surveillance radar selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le nombre de récurrences intégrées pourdéterminer la valeur d'une trace (T1-T5) est égal au nombre M de moment du code de déphasage.
8. 8. Système de surveillance radar selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de réception sont configurés pour réaliser la démodulation (compression en distance) des échos reçus, la démodulation étant réalisée dans le domaine spectral, pour chaque trace (31) considérée, en multipliant le spectre (32) de la trace à l'instant considéré par le spectre (33) d'une réplique du signal émis, le signal obtenu (34) étant retransposé dans le domaine temporel (35).
9. 9. Système de surveillance radar selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de réception sont configurés pour mémoriser (41) pour chaque trace les valeurs (35) de cette trace obtenues successivement, après compression distance, pour la rafale considérée et pour réaliser, pour chacune des traces considérées, une analyse Doppler du signal reçu, l'analyse Doppler étant réalisée par transformée de Fourier appliquée aux valeurs (35) de la trace obtenues successivement pour la rafale considérée.
10. 10.Système de surveillance radar selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte trois voies de réception et des moyens pour réaliser des mesures d'écartométrie angulaire à partir des signaux reçus sur ces trois voies.