WO2010001035A2 - Procédé et dispositif d'estimation d'au moins une composante de vitesse d'une cible mobile. - Google Patents

Procédé et dispositif d'estimation d'au moins une composante de vitesse d'une cible mobile. Download PDF

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WO2010001035A2
WO2010001035A2 PCT/FR2009/051095 FR2009051095W WO2010001035A2 WO 2010001035 A2 WO2010001035 A2 WO 2010001035A2 FR 2009051095 W FR2009051095 W FR 2009051095W WO 2010001035 A2 WO2010001035 A2 WO 2010001035A2
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target
phase
image
azimuth
speed
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PCT/FR2009/051095
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WO2010001035A3 (fr
Inventor
Céline TISON
Nadine Pourthie
Virginie Amberg
Guillaume Oller
David Petit
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Centre National D'etudes Spatiales
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
    • G01S13/9029—SAR image post-processing techniques specially adapted for moving target detection within a single SAR image or within multiple SAR images taken at the same time

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for estimating at least one of the two velocity components of a moving target from a radar image synthesized in distance and in azimuth.
  • MTI techniques of the "Moving Target Indicator” aim to detect a moving target and to estimate from one or more radar signals the position of the target and the radial and / or azimuth of its speed.
  • MTI techniques can be classified into two types, namely multi-image techniques and single-image techniques.
  • Multi-image techniques involve using multiple radar signals from the same scene recorded by multiple platforms or multiple antennas aligned in azimuth on a platform. These techniques allow a good estimation of the position and the speed of the target, in particular with regard to its radial velocity component. In return, they require the use of a platform having several antennas or multiple platforms arranged according to geometric constraints. They are therefore linked to strong and expensive system constraints. Most single-image techniques extract positions and / or velocity components from distance-compressed but not azimuth data.
  • the object of the invention is to provide an alternative method and device for estimating at least one of the two velocity components of a moving target.
  • the subject of the invention is a method for estimating at least one of the two velocity components of a moving target from a single radar image synthesized in distance and in azimuth, said speed components. of the target being an azimuthal component and a component perpendicular to the azimuthal component called radial component, characterized in that it comprises the following steps:
  • the estimation method comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in combination:
  • the step of searching for a spatial correlation pattern of the phase comprises the following steps: a) extracting a phase image of the synthesized radar image; b) searching for a spatial correlation pattern of the phase on the phase image;
  • the step of searching for a parabola includes a step of unwinding the phase along the spatial correlation pattern of the phase
  • the modeling step includes a step of determining the extremum of the parabola, and a processing interval on either side of the extremum;
  • the method further comprises the following steps: comparing the azimuth component of the speed of the target with a predefined number, and when the azimuth component of the speed of the target is less than the predefined number;
  • the method also comprises the following steps: c) extracting an amplitude image of the synthesized radar image; d) looking for an amplitude pattern on the amplitude image; step d) further comprises a step of binarizing the amplitude image from a predefined threshold;
  • step d) further comprises a morphological filtering step
  • the method further comprises the following steps:
  • a is the linear parameter of the second degree polynomial
  • a2 is the quadratic parameter of the second degree polynomial
  • / 0 is the spectral shift
  • V a is the speed of an imaging sensor having captured the image radar
  • y'-y 0 is the coordinate in the azimuth of the center of the amplitude pattern
  • the method further comprises the following steps: measuring the distance between the azimuth position of the center of the amplitude pattern and the azimuth position of the extremum of the phase pattern;
  • the radial component of the speed of the target is obtained from the spectral shift and from the following relation:
  • V rad is the radial component of the speed of the moving target
  • - / 0 is the spectral shift resulting from the radial displacement of the moving target
  • - ⁇ is the incident angle of the radar
  • - ⁇ is the wavelength of the signal emitted by the radar; and - The radar image is a very high resolution image.
  • the invention also relates to a device for estimating at least one speed component of a moving target from a single radar image synthesized in distance and in azimuth, characterized in that it comprises: - a unit of search for a spatial correlation pattern of the phase generated by the movement of the target, from the radar image;
  • a modeling unit of the parabola with a polynomial of the second degree said modeling unit being adapted to determine a quadratic parameter of said second degree polynomial; and estimating the azimuthal component of the target velocity from said quadratic parameter.
  • FIG. 1 is a three-dimensional representation of the observation in a direction of incidence of a scene by a synthetic aperture radar
  • FIG. 2 is a diagram of the steps of the estimation method according to the invention
  • FIG. 3 is an image representing the amplitude of a radar image comprising a moving target
  • FIG. 4 is an image representing the phase of a radar image comprising a moving target
  • FIG. 5 is a graph representing the phase as a function of the azimuthal direction of the radar image, along a phase pattern of a moving target;
  • FIG. 6 is the image illustrated in Figure 3, binarized and filtered to reveal the trace of a moving target
  • FIG. 7 is a diagram of a variant of a part of the estimation method according to the invention.
  • FIG. 8 is a phase image and an amplitude image representing the same moving target;
  • FIG. 9 is a graph representing the amplitude as a function of the azimuthal direction of the image along the phase pattern and a graph representing the phase as a function of the azimuthal direction of the image along the amplitude pattern;
  • FIG. 10 is a schematic view of an estimation device according to the invention.
  • the estimation method according to the invention is made from a radar image 2 obtained by an imaging sensor 4 mounted on an airborne platform or a space platform moving at a speed V a with respect to the ground and being at an altitude H.
  • the imaging sensor 4 is a lateral aiming radar whose angle of incidence is referenced ⁇ .
  • the azimuth axis is represented by the y axis
  • the distance axis or radial axis is represented by the axis R.
  • the axis R is parallel to a line passing through the moving target 6 and the sensor 4.
  • the x-axis is perpendicular to the y-axis.
  • the x and y axes form a plane in which the moving target 6 moves.
  • the x-axis and the R-axis define the geometry of the radar image. Since radar specialists refer to the x-axis component as "radial component" or “distance component”, we have also designated the velocity component along the x-axis as "radial component" in this report. In fact, this denomination is an abuse of language.
  • the velocity component along the x axis is obtained by dividing the component of the velocity along the axis R by sin ⁇ . This division corresponds to a projection of the axis R on the x axis.
  • the distance movement of the target is also called radial movement of the target. It is a movement along the x axis.
  • the azimuth motion of the target is a movement along the y axis.
  • the imaging sensor 4 is a synthetic aperture radar (SAR). It includes an antenna that emits microwave pulses to the earth's surface and receives backscattered signals from the imaged surface. It transmits the backscattered signals to a recording and ground processing device.
  • SAR synthetic aperture radar
  • the recording and processing device 5 comprises two units arranged one on board and the other on the ground. It carries out a processing called “synthesis of opening”, then transmits the radar image 2 called synthesized radar image single-view complex (or SLC, from the "Single Look Complex”) to a device 8 for estimating the azimuthal and radial components of the speed of the target.
  • synthesis of opening a processing called "synthesis of opening”
  • SLC synthesized radar image single-view complex
  • device 8 for estimating the azimuthal and radial components of the speed of the target.
  • the principle of the opening synthesis consists in exploiting the frequency modulation produced by the variations of distance 4-target sensor 6 (in azimuth) and the modulation of the transmitted wave (in distance) to improve the resolution of the image. .
  • the radar signal backscattered by the target 6 is convoluted by a bidimensional reference signal linearly frequency modulated with the same modulation rate as the transmitted signal.
  • the impulse response of a stationary point target 6 immobile in a radar image is a cardinal sinus in two dimensions.
  • the pixels corresponding to this response contain an amplitude information and a phase information, phase formed by the sum of the eigenphase of the target and the phase related to the path of the emitted wave.
  • the opening synthesis of immobile targets generates an image having a random phase identically distributed between 0 and 2 ⁇ .
  • the Doppler band is the bandwidth of the azimuth signal.
  • the synthesis of opening of a retro signal diffused by a target 6 mobile only along the radial axis R generates a shift of the Doppler spectrum of this signal which makes appear on the radar image 2 a pattern of spatial correlation of the phase Q i takes the form of a residual phase ramp.
  • the opening synthesis of such a target also generates a delocalization according to the azimuth of the target 6 on the image.
  • ⁇ is the wavelength of the transmitted signal
  • ( ⁇ o , y o ) is the position of the fixed target
  • t 0 is the acquisition start of the backscattered signal
  • R 0 is the minimum distance between the target 6 and the sensor 4
  • R 0 - ⁇ H 2 + x 0 2
  • V a is the speed of the sensor 4
  • K a is the azimuth modulation rate and A is a constant.
  • This signal if (t) is a signal modulated linearly in modulation rate frequency K a and zero carrier frequency.
  • Aperture synthesis of the target 6 when the latter is fixed consists in carrying out the convolution of the signal recorded s ⁇ (t) linearly frequency modulated with the AT modulation rate with a reference signal frequency modulated linearly with same rate of modulation ⁇ .
  • the signal obtained at the output of the opening synthesis filter for the target 6 when the latter is fixed, is:
  • B d is the bandwidth of the backscattered signal s (t) in azimuth (Doppler band).
  • the radar signal S2 (t) recorded at the instant t by the sensor 4 and backscattered by the target 6 when the latter is moving only according to the azimuth with a speed V az , is:
  • Z to F is the duration of the illumination of a moving target, of only azimuth velocity V aZ
  • the radar signal S2 (t) is linearly modulated in frequency with a modulation rate K to V different from the modulation rate of the radar signal if (t) calculated when the target 6 was fixed.
  • the modulation rate K a V depends on the azimuthal component
  • the opening synthesis of a moving target is carried out under fixed target hypothesis. It consists in performing the filtering of the signal modulated linearly in frequency with the modulation rate K to V , with a linearly modulated reference signal with a modulation ratio ⁇ .
  • the signal g (t) obtained at the output of the aperture synthesis filter for the target 6 when the latter is moving in azimuth is: in which :
  • the azimuthal component V az speed of the target 6 induces a poor focusing of the target by the process of Synthetic Aperture whose response takes the form of a residual chirp (modulated by a cardinal sinus).
  • the modulation rate of this chirp is a function of the azimuthal velocity of the target.
  • the sign of K ' is a function of the direction of movement of the target 6 with respect to the sensor 4. If the target 6 moves in the same direction as the sensor 4, V az > 0 and ⁇ oucK has V ⁇ K a , this means that ⁇ '> 0 and therefore the frequency of the residual signal associated with the target 6 after opening synthesis increases with time.
  • the phase of the residual signal has the characteristic form of a positive parabola. If the target 6 flows in the opposite direction to the sensor, V az ⁇ 0, K ' ⁇ O and the frequency of the residual signal associated with the target decreases with time.
  • the phase of the residual signal has the characteristic shape of a negative parabola.
  • the signal S3 (t) is linearly frequency modulated with a modulation rate K a .
  • the term / o is the spectral shift generated by the distance movement of the target (that is, the motion along x).
  • the signal h (t) obtained at the output of the aperture synthesis filter for the target 6 when the latter is moving in distance is:
  • h ( ⁇ ) Y exp (y ( ⁇ 0 + ⁇ ) ⁇ sin c ⁇ ⁇ B 'I t - 1 0 + - / J exp (j ⁇ f o t)
  • V rad is the radial component of the speed of the target 6
  • the signal i (t) is modulated linearly in frequency with a rate of
  • the component of the radial velocity induces a spectral shift / 0 equal to
  • phase ⁇ (t) goes through an extreme value for a position
  • the amplitude of the signal backscattered by the 2K' moving target is relocated relative to the phase of the signal backscattered by the same target.
  • the center of the moving target's amplitude pattern is delocalized in azimuth with respect to the minimum value of the target phase.
  • ⁇ 2 (t) K '(tt 0 + t'f centered on the temporal coordinate (t'-t 0 ) and which evolves quadratically as a function of time. This term is a function of the azimuthal component of the velocity .
  • ⁇ o is constant over time. It is unaffected by the speed of the target.
  • the two velocity components of a moving target can thus be deduced from the parameters of the quadratic component (azimuthal component) and linear component (radial component) of the phase of the target.
  • the estimation method starts with a step 10 of extracting an amplitude image 12 and a phase image 14 of the radar image 2.
  • the radar signal received by the antenna undergoes an analytic transformation to obtain an analytic signal having a real component and an imaginary component.
  • This analytical signal is processed to produce an amplitude image 12 and a phase image 14.
  • the radar image 2 is either a high resolution radar image (resolution less than 2 meters) or a very high resolution radar image (resolution less than 1 meter).
  • phase pattern 26 a spatial correlation pattern of the phase, called the phase pattern 26 is searched on the phase image 14. This search is performed visually or by computer using a search software sinusoids (fringes). This phase pattern 26 is illustrated in FIG. 4. The phase pattern 26 is generated by a moving target. During a step 28, the phase ⁇ (t) is unwound along the phase pattern 26 (that is to say according to the azimuth), as can be seen in FIG.
  • a parabola 32 is sought on the profile of the unrolled phase ⁇ (t). This parable 32 is centered. The processing interval of the dish is reduced around the end E to facilitate the treatment thereof during a step 34.
  • the quadratic parameter a2 of the second degree polynomial is determined from parabola 32.
  • the azimuthal component V az of the target velocity is directly deduced during a step 38 of the quadratic parameter a 2 of the second degree polynomial.
  • the quadratic parameter a 2 of the second-order polynomial is equal to k.
  • the azimuth velocity V az of the moving target 6 is then deduced from K 'by the relation:
  • the azimuth component V az of the speed of the target is compared with a predefined number N close to 0.
  • the linear parameter ai of the second degree polynomial is considered to be equal to the spectral shift / 0 , and during a step 42, this linear parameter ai is determined.
  • an amplitude pattern 22 is searched on the amplitude image 12. This search is performed visually from the position of the phase pattern 26. Indeed, the offset between the amplitude pattern 22 and the phase pattern 26 is small. Thus, the two motifs are very close to each other.
  • this search is performed by computer processing.
  • the amplitude image 12 is binarized from a predefined threshold V.
  • This threshold V is equal for example to three times the variance ⁇ of the amplitude image added to the radiometric average ⁇ of this picture.
  • the threshold V is equal to the maximum amplitude value of the amplitude image 12 divided by a number greater than or equal to 3 and preferably equal to 4.
  • the amplitude image 12 is then filtered by an opening morphological filtering. This type of filtering is described in the books titled “Image Analysis and Mathematical Morphology", Volumes 1 and 2 Academy Press, London.
  • this amplitude pattern 22 has the shape of a line segment. It extends in the direction of azimuth. It has an amplitude greater than that of the rest of the amplitude image 12, when the signal-to-noise ratio is sufficient.
  • the center Ca of the amplitude pattern 22 is obtained by determining the position y'-y 0 in azimuth. For this purpose, the column coordinates of the ends of the amplitude pattern 22 are determined, as shown in FIG. 6, from the binarized amplitude image 12 and then filtered by the morphological filter.
  • the radial component V rac ⁇ of the speed of the target 6 comprises the following steps in place of steps 46 to 50.
  • a step 52 the position C of the center of the amplitude pattern 22 is searched and the position of the extremum of the parabola E 32 in the unwrapped phase.
  • the offset or the distance D between the position y'-y 0 of the amplitude pattern 22 and the position of the extremum E of the parabola 32 is measured, as
  • the position y'-y 0 represents the position that the target 6 would have in the amplitude image 12 if the aperture synthesis was performed so as to focus the moving target. Since this position is not delocalized in the amplitude image and given the
  • the radial component V ra dt of the target speed is determined from the spectral shift, as previously described.
  • this method is implemented using a single radar image 2.
  • this method is implemented from a synthesized radar image (SLC) of the "Single Look Complex” and not from raw data or data compressed in distance but not in azimuth.
  • SLC synthesized radar image
  • it is easier to obtain on the current market synthesized radar images rather than uncompressed or partial images. compressed.
  • the processing of uncompressed images requires special expertise.
  • This method makes it possible to obtain a very precise value with regard to the azimuthal component of the speed of the mobile. It is inexpensive in the number of radar images needed and in terms of calculation. It can be combined with other speed determination methods. For example, it is possible to first determine the position and / or the two speed components with this method and then apply a more accurate method, such as an autofocus method, to refine the results. In this case, the use of the method according to the invention makes it possible to restrict the duration and the complexity in terms of calculating the autofocus method. It can also be associated with multi-image techniques which generally obtain low quality results with respect to the azimuth component of the mobile speed.
  • the estimation device 8 illustrated in FIG. 10, comprises a unit 62 for extracting an amplitude image 12 and a phase image 14, a binarization unit 64 connected to the extraction unit 62 and a morphological opening filter 66 connected to the binarization unit 64.
  • the estimating device 8 further comprises a unit 70 for searching the amplitude pattern 22 on the amplitude image and the phase pattern 24 on the phase image 14, a unit 72 for searching a parabola along the phase pattern ⁇ (t) connected to the unit 70, and finally a calculation unit 76 connected to the unit 70.
  • the computing unit 76 is able to model the parabola by a polynomial of second degree as explained above.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'estimation d'au moins une composante (Vaz) de vitesse d'une cible mobile à partir d'une unique image radar synthétisée en distance et en azimut. Le procédé d'estimation comporte les étapes suivantes : - recherche (10, 24) d'un motif de corrélation spatiale de la phase généré par le mouvement de la cible, à partir de l'image radar; - recherche (28, 30) d'une parabole le long du motif de corrélation spatiale de la phase et modélisation (34, 36) de la parabole par un polynôme du second degré; - détermination (36) d'un paramètre quadratique dudit polynôme du second degré; et estimation (38) de la composante azimutale (Vaz) de la vitesse de la cible à partir dudit paramètre quadratique. L'invention concerne également un dispositif d'estimation pour la mise en œuvre du procédé d'estimation précité.

Description

Procédé et dispositif d'estimation d'au moins une composante de vitesse d'une cible mobile.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'estimation d'au moins une des deux composantes de vitesse d'une cible mobile à partir d'une image radar synthétisée en distance et en azimut.
Les techniques de détection de cibles mobiles usuellement appelées techniques MTI de l'anglais « Moving Target Indicator » visent à détecter une cible mobile et à estimer à partir d'un ou plusieurs signaux radar la position de la cible et les composantes radiale et/ou azimutale de sa vitesse. Les techniques MTI peuvent être classées en deux types, à savoir les techniques multi-images et les techniques mono-image.
Les techniques multi-images consistent à utiliser plusieurs signaux radar de la même scène enregistrés par plusieurs plate-formes ou par plusieurs antennes alignées en azimut sur une plate-forme. Ces techniques permettent une bonne estimation de la position et de la vitesse de la cible, notamment en ce qui concerne sa composante de vitesse radiale. En contrepartie, elles nécessitent l'utilisation d'une plate-forme ayant plusieurs antennes ou de plusieurs plateformes disposées selon des contraintes géométriques. Elles sont donc liées à des contraintes systèmes fortes et coûteuses. La plupart des techniques mono-image extrait les positions et/ou les composantes de vitesse à partir des données compressées en distance mais pas en azimut.
L'invention a pour but un procédé et un dispositif alternatifs d'estimation d'au moins une des deux composantes de vitesse d'une cible mobile. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'estimation d'au moins une des deux composantes de vitesse d'une cible mobile à partir d'une unique image radar synthétisée en distance et en azimut, lesdites composantes de la vitesse de la cible étant une composante azimutale et une composante perpendiculaire à la composante azimutale dite composante radiale, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- recherche d'un motif de corrélation spatiale de la phase généré par le mouvement de la cible, à partir de l'image radar ; - recherche d'une parabole le long du motif de corrélation spatiale de la phase et modélisation de la parabole par un polynôme du second degré ;
- détermination d'un paramètre quadratique dudit polynôme du second degré ; et estimation de la composante azimutale de la vitesse de la cible à partir dudit paramètre quadratique.
Suivant des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé d'estimation comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison :
- l'étape de recherche d'un motif de corrélation spatiale de la phase comporte les étapes suivantes : a) extraction d'une image de phase de l'image radar synthétisée ; b) recherche d'un motif de corrélation spatiale de la phase sur l'image de phase ;
- l'étape de recherche d'une parabole comporte une étape de déroulement de la phase le long du motif de corrélation spatiale de la phase ;
- l'étape de modélisation comporte une étape de détermination de l'extremum de la parabole, et d'un intervalle de traitement de part et d'autre de l'extremum ;
- le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - comparaison de la composante azimutale de la vitesse de la cible avec un nombre prédéfini, et lorsque la composante azimutale de la vitesse de la cible est inférieure au nombre prédéfini ;
- détermination d'un paramètre linéaire du polynôme de second degré ; - détermination de la composante radiale de la vitesse de la cible à partir dudit paramètre linéaire ;
- le procédé comporte également les étapes suivantes : c) extraction d'une image d'amplitude de l'image radar synthétisée ; d) recherche d'un motif d'amplitude sur l'image d'amplitude ; - l'étape d) comporte en outre une étape de binarisation de l'image d'amplitude à partir d'un seuil prédéfini ;
- le seuil est égal à la valeur d'amplitude maximale de l'image d'amplitude divisée par un nombre supérieur ou égal à 3 ; - l'étape d) comporte en outre une étape de filtrage morphologique ;
- le procédé comporte en outre les étapes suivantes :
- détermination de la position en azimut du centre du motif d'amplitude ; - détermination du décalage spectral généré par le déplacement radial de la cible, à partir de ladite position du centre du motif d'amplitude et
de la relation suivante :/0 = ai -2 a2( ) :
' a dans laquelle ai est le paramètre linéaire du polynôme de second degré, a2 est le paramètre quadratique du polynôme de second degré, /0 est le décalage spectral, (Va) est la vitesse d'un capteur imageur ayant capturé l'image radar, (y'-y0) est la coordonnée en azimut du centre du motif d'amplitude ;
- détermination de la composante radiale de la vitesse de la cible à partir du décalage spectral ;
- le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - mesure de la distance entre la position en azimut du centre du motif d'amplitude et la position en azimut de l'extremum du motif de phase ;
- détermination du décalage spectral généré par le déplacement radial de la cible, à partir de ladite distance mesurée et de la relation :
Figure imgf000005_0001
dans laquelle D est la distance mesurée, a2 est le paramètre quadratique du polynôme de second degré, et /o est le décalage spectral ; et
- estimation de la composante radiale de la vitesse de la cible à partir du décalage spectral ;
- la composante radiale de la vitesse de la cible est obtenue à partir du décalage spectral et de la relation suivante :
v A = λ^\ dans laquelle : rad 2 sin(0)
- Vrad est la composante radiale de la vitesse de la cible mobile,
- /0 est le décalage spectral issu du déplacement radial de la cible mobile, - θ est l'angle d'incidence de prise de vue du radar, et
- λ est la longueur d'onde du signal émis par le radar ; et - l'image radar est une image à très haute résolution.
L'invention concerne également un dispositif d'estimation d'au moins une composante de vitesse d'une cible mobile à partir d'une unique image radar synthétisée en distance et en azimut, caractérisé en ce qu'il comporte : - une unité de recherche d'un motif de corrélation spatiale de la phase généré par le mouvement de la cible, à partir de l'image radar ;
- une unité de recherche d'une parabole le long du motif de corrélation spatiale de la phase ; et
- une unité de modélisation de la parabole par un polynôme du second degré ; ladite unité de modélisation étant propre à déterminer un paramètre quadratique dudit polynôme du second degré ; et à estimer la composante azimutale de la vitesse de la cible à partir dudit paramètre quadratique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation en trois dimensions de l'observation selon une direction d'incidence d'une scène par un radar à synthèse d'ouverture ;
- la figure 2 est un diagramme des étapes du procédé d'estimation selon l'invention ; - la figure 3 est une image représentant l'amplitude d'une image radar comportant une cible mobile ;
- la figure 4 est une image représentant la phase d'une image radar comportant une cible mobile ;
- la figure 5 est un graphe représentant la phase en fonction de la direction azimutale de l'image radar, le long d'un motif de phase d'une cible mobile ;
- la figure 6 est l'image illustrée sur la figure 3, binarisée et filtrée pour faire apparaître la trace d'une cible mobile ;
- la figure 7 est un diagramme d'une variante d'une partie du procédé d'estimation selon l'invention ; - la figure 8 est une image de phase et une image d'amplitude représentant la même cible mobile ;
- la figure 9 est un graphe représentant l'amplitude en fonction de la direction azimutale de l'image le long du motif de phase et un graphe représentant la phase en fonction de la direction azimutale de l'image le long du motif d'amplitude ; et
- la figure 10 est une vue schématique d'un dispositif d'estimation selon l'invention. En référence à la figure 1 , le procédé d'estimation selon l'invention est réalisé à partir d'une image radar 2 obtenue par un capteur imageur 4 monté sur une plate-forme aéroportée ou une plate-forme spatiale se déplaçant à une vitesse Va par rapport à la terre et se trouvant à une altitude H. Comme visible sur la figure 1 , le capteur imageur 4 est un radar à visée latérale dont l'angle d'incidence de prise de vue est référencé θ.
Sur la figure 1 , l'axe d'azimut est représenté par l'axe y, et l'axe de distance ou axe radial est représenté par l'axe R. L'axe R est parallèle à une droite passant par la cible mobile 6 et le capteur 4. L'axe x est perpendiculaire à l'axe y. Les axes x et y forment un plan dans lequel la cible mobile 6 se déplace. L'axe x et l'axe R définissent la géométrie de l'image radar. Comme les spécialistes radar désignent la composante selon l'axe x par le terme « composante radiale » ou « composante en distance », nous avons également désigné la composante de la vitesse selon l'axe x par le terme « composante radiale » dans la présente demande bien qu'en réalité cette dénomination soit un abus de langage. La composante de la vitesse selon l'axe x est obtenue en divisant la composante de la vitesse selon l'axe R par sin θ. Cette division correspond à une projection de l'axe R sur l'axe x.
Le mouvement en distance de la cible est aussi appelé mouvement radial de la cible. C'est un mouvement selon l'axe x. Le mouvement en azimut de la cible est un mouvement selon l'axe y.
Le capteur imageur 4 est un radar à synthèse d'ouverture (RSO). Il comprend une antenne qui émet des impulsions hyperfréquences vers la surface de la terre et réceptionne les signaux rétrodiffusés par la surface imagée. Il transmet les signaux rétrodiffusés vers un dispositif 5 d'enregistrement et de traitement au sol.
Le dispositif d'enregistrement et de traitement 5 comprend deux unités disposées l'une à bord et l'autre au sol. Il réalise un traitement appelé « synthèse d'ouverture », puis transmet l'image radar 2 dite image radar synthétisée complexe mono-vue (ou SLC, de l'anglais « Single Look Complex ») à un dispositif 8 d'estimation des composantes azimutale et radiale de la vitesse de la cible.
Le principe de la synthèse d'ouverture consiste à exploiter la modulation de fréquence produite par les variations de distance capteur 4 - cible 6 (en azimut) et la modulation de l'onde émise (en distance) pour améliorer la résolution de l'image. D'un point de vue pratique, le signal radar rétrodiffusé par la cible 6 est convolué par un signal de référence bidimensionnel linéairement modulé en fréquence avec le même taux de modulation que le signal émis. La réponse impulsionnelle d'une cible 6 ponctuelle immobile dans une image radar est un sinus cardinal en deux dimensions. Les pixels correspondant à cette réponse contiennent une information d'amplitude et une information de phase, phase formée par la somme de la phase propre de la cible et de la phase liée au trajet de l'onde émise. La synthèse d'ouverture de cibles immobiles génère une image ayant une phase aléatoire identiquement distribuée entre 0 et 2π. La bande Doppler est la bande passante du signal en azimut.
La synthèse d'ouverture d'un signal rétro diffusé par une cible 6 mobile uniquement selon l'axe azimutal génère un élargissement ou une diminution de la bande Doppler de ce signal qui fait apparaître sur l'image radar 2 un motif de corrélation spatiale de la phase qui prend la forme d'une parabole de phase résiduelle.
La synthèse d'ouverture d'un signal rétro diffusé par une cible 6 mobile uniquement selon l'axe radial R génère un décalage du spectre Doppler de ce signal qui fait apparaître sur l'image radar 2 un motif de corrélation spatiale de la phase qu i prend la forme d'une rampe de phase résiduelle. La synthèse d'ouverture d'une telle cible génère également une délocalisation selon l'azimut de la cible 6 sur l'image.
Une étude théorique permet de mettre en évidence la relation entre d'une part les composantes radiale et azimutale de la vitesse de la cible 6 et d'autre part la parabole et la rampe de phase visible sur l'image radar synthétisée.
En négligeant la compression en distance, le signal radar enregistré à l'instant t par le capteur 4 et rétrodiffusé par une cible fixe située en (χo,yo) vaut :
Figure imgf000009_0001
avec
Figure imgf000009_0002
Dans laquelle λ est la longueur d'onde du signal émis, (χo,yo) est la position de la cible fixe, t0 est le début d'acquisition du signal rétrodiffusé, R0 est la distance minimale entre la cible 6 et le capteur 4, R0 = -^H2 +x0 2 , Va est la vitesse du capteur 4 ,Ka est le taux de modulation en azimut et A est une constante.
Ce signal si(t) est un signal modulé linéairement en fréquence de taux de modulation Ka et de fréquence porteuse nulle. La synthèse d'ouverture de la cible 6 lorsque celle-ci est fixe, consiste à effectuer la convolution du signal enregistré sι(t) modulé linéairement en fréquence avec le taux de modulation ATa avec un signal de référence modulé linéairement en fréquence avec le même taux de modulation^ . Le signal obtenu en sortie du filtre de synthèse d'ouverture pour la cible 6 lorsque celle-ci est fixe, vaut :
s(t) = A-*-. exp(XΦ 0 + <p))sin c (πBd (t - 10 ))
dans laquelle Bd est la bande passante du signal rétrodiffusé s(t) en azimut (bande Doppler).
Le signal radar S2(t) enregistré à l'instant t par le capteur 4 et rétrodiffusé par la cible 6 lorsque celle-ci se déplace uniquement selon l'azimut avec une vitesse Vaz , vaut :
<* = .**. λ s2(t) = Λexpl j\ φo + 2πKa>r Ç-J±L + φ avec K " a,, v F = 2 (K -vJ λRn
Zay t - tn < où Za F est la durée de l'illumination d'une cible mobile, de vitesse uniquement azimutale VaZ
t0 = — , et (χo,yo) est la position de la cible en début d'acquisition.
Le signal radar S2(t) est modulé linéairement en fréquence avec un taux de modulation Ka V différent du taux de modulation du signal radar si(t) calculé lorsque la cible 6 était fixe. Le taux de modulation Ka V dépend de la composante azimutale
Vaz de la vitesse de la cible 6.
La synthèse d'ouverture d'une cible mobile est réalisée sous hypothèse de cible fixe. Elle consiste à effectuer le filtrage du signal modulé linéairement en fréquence avec le taux de modulation Ka V , avec un signal de référence modulé linéairement avec un taux de modulation^ .
Le signal g(t) obtenu en sortie du filtre de synthèse d'ouverture pour la cible 6 lorsque celle-ci se déplace en azimut, est :
Figure imgf000010_0001
dans lequel :
Figure imgf000010_0002
Bd,v = Ka,v Za,v avec les notations définies précédemment dans cette demande de brevet. Le signal g(t) est modulé linéairement en fréquence avec le taux de modulation A:' . Il est possible de déduire de cette modulation que la vitesse azimutale Vaz de la cible 6 vaut :
Figure imgf000010_0003
En effet, la composante azimutale Vaz de la vitesse de la cible 6 induit une mauvaise focalisation de la cible par le processus de synthèse d'ouverture dont la réponse prend la forme d'un chirp résiduel (modulé par un sinus cardinal). Le taux de modulation de ce chirp est fonction de la vitesse azimutale de la cible.
Le signe de K' est fonction du sens de déplacement de la cible 6 par rapport au capteur 4. Si la cible 6 se déplace dans le même sens que le capteur 4, Vaz > 0 et ύoucKa V < Ka , ceci signifie que ^'> 0 et donc que la fréquence du signal résiduel associée à la cible 6 après synthèse d'ouverture croît avec le temps. La phase du signal résiduel a la forme caractéristique d'une parabole positive. Si la cible 6 circule dans le sens contraire au capteur, Vaz < 0, K'< O et la fréquence du signal résiduel associée la cible décroît avec le temps. La phase du signal résiduel a la forme caractéristique d'une parabole négative.
Enfin, le signal radar S3(t) enregistré à l'instant t par le capteur et rétrodiffusé par la cible 6 lorsque celle-ci se déplace uniquement en distance (c'est-à-dire selon l'axe x) avec une vitesse Vracι, s'écrit :
Figure imgf000011_0001
Pour Ja,V t - L < où Z J na, vV est la durée d'illumination de la cible, et
Figure imgf000011_0002
Le signal S3(t) est linéairement modulé en fréquence avec un taux de modulation Ka . Le terme /o est le décalage spectral généré par le mouvement en distance de la cible (c'est-à-dire le mouvement selon x).
Le signal h(t) obtenu en sortie du filtre de synthèse d'ouverture pour la cible 6 lorsque celle-ci se déplace en distance, est :
h({) = Y exp(y(Φ0 + φ)} sin c \ πB' I t - 10 + — /J exp(jπfot)
avec5'= Bd - If0 , Bd étant la bande passante du signal rétrodiffusé s3(t). Le signal résultant h(t) est délocalisé en azimut par rapport à la position y0 de la cible en début d'acquisition de la grandeur suivante :
Ay =(J - J0)= rad o \ _L -ya J±_ dans laquelle y est la position azimutale va " κa réelle de la cible mobile.
La composante radiale Vrad ûe la vitesse de la cible mobile 6, induit un décalage spectral /0 de la réponse de la cible qui se traduit par une rampe de phase résiduelle. Ce décalage spectral vaut :
_ 2VmdMθ) h ~ λ dans laquelle :
- θ désigne l'angle d'incidence de la prise de vue du capteur 4 ;
- Vrad est la composante radiale de la vitesse de la cible 6,
- /0 est le décalage spectral induit par le déplacement en distance de la cible, et
- λ est la longueur d'onde du signal émis.
Ainsi à partir de la connaissance du décalage spectral /0 , il est possible de trouver la composante radiale Vmd de la vitesse de la cible 6 par :
Figure imgf000012_0001
Lorsque la cible 6 est animée d'un mouvement en azimut et en distance, le signal i(t) résultant de la synthèse d'ouverture vaut :
Figure imgf000012_0002
U pour t - L < —^r où B d est la bande Doppler et A est une constante, et K
Figure imgf000012_0003
Le signal i(t) est modulé linéairement en fréquence avec un taux de
modulation K' et une porteuse de fréquence — .
La composante de la vitesse radiale induit un décalage spectral /0 égal à
2Vrad sin θ λ Ce résultat rejoint le résultat obtenu lorsque la cible se déplace uniquement selon l'azimut et uniquement en distance. La composante de la vitesse azimutale induit une délocalisation en azimut se traduisant par un chip résiduel de modulation K' et une délocalisation en azimut provenant du mouvement en azimut
et en distance de Ay = (V - V )— — *— + —
La phase du signal i(t) issu de la synthèse d'ouverture est φ(t)= Ψo + fo(t -to + t')+ K'(t -to + t')= ao + aιt + a2t2.
Elle se factorise en :φ
Figure imgf000013_0001
La phase φ(t) passe par une valeur extrême pour une position
temporelle to -t' — —r En conséquence, l'amplitude du signal rétrodiffusé par la 2K' cible mobile est délocalisée par rapport à la phase du signal rétrodiffusé par cette même cible. En d'autres termes, le centre du motif d'amplitude de la cible mobile est délocalisé en azimut par rapport à la valeur minimale de la phase de la cible
de^-^ . En d'autres termes, la composante radiale de la vitesse de la cible a pour
f effet de décaler de -^- la valeur extrême de la phase par rapport à la valeur
extrême de l'amplitude dans l'image radar 2 dans le cas d'un mouvement à la fois radial et azimutal.
Une mesure du décalage entre le centre du motif d'amplitude et le centre du motif de phase permet de déterminer le décalage spectral /0 si le taux de modulation K' est connu. La phase φ(t) associée à une cible mobile est donc modélisée par : - le terme φι(ή = fo(t + t'-to) qui est centré sur la coordonnée temporelle
(t'-t0) et qui évolue linéairement en fonction du temps. Ce terme n'est fonction que de la composante radiale de la vitesse,
- le terme φ2(t) = K'(t-t0 + t'f centré sur la coordonnée temporelle (t'-t0) et qui évolue quadratiquement en fonction du temps. Ce terme est fonction de la composante azimutale de la vitesse.
- le troisième terme Ψo est constant au cours du temps. Il est non impacté par la vitesse de la cible.
Les deux composantes de vitesse d'une cible mobile peuvent ainsi être déduites des paramètres des composantes quadratique (composante azimutale) et linéaire (composante radiale) de la phase de la cible.
En référence à la figure 2, le procédé d'estimation selon l'invention débute par une étape 10 d'extraction d'une image d'amplitude 12 et d'une image de phase 14 de l'image radar 2. De façon connue en soi, le signal radar réceptionné par l'antenne subit une transformation analytique pour obtenir un signal analytique ayant une composante réelle et une composante imaginaire. Ce signal analytique est traité pour produire une image d'amplitude 12 et une image de phase 14.
Selon l'invention, l'image radar 2 est soit une image radar à haute résolution (résolution inférieure à 2 mètres) ou une image radar à très haute résolution (résolution inférieure à 1 mètre).
Au cours d'une étape 24, un motif de corrélation spatiale de la phase, appelé motif de phase 26 est recherché sur l'image de phase 14. Cette recherche est réalisée visuellement ou par ordinateur à l'aide d'un logiciel de recherche des sinusoïdes (franges). Ce motif de phase 26 est illustré sur la figure 4. Le motif de phase 26 est généré par une cible mobile. Au cours d'une étape 28, la phase φ(t) est déroulée le long du motif de phase 26 (c'est-à-dire selon l'azimut), comme visible sur la figure 5.
Au cours d'une étape 30, une parabole 32 est recherchée sur le profil de la phase déroulée φ(t). Cette parabole 32 est centrée. L'intervalle de traitement de la parabole est réduit autour de l'extrémité E pour faciliter le traitement de celle-ci, au cours d'une étape 34.
Au cours d'une étape 36, la parabole 32 est modélisée par un polynôme de second degré, par exemple par une méthode des moindres carrés. Cette modélisation de la phase φ(t) à un instant t est notée φ(t) = ao +aιt + a2t2. Le paramètre quadratique a2 du polynôme de second degré est déterminé à partir de la parabole 32.
La composante azimutale Vaz de la vitesse de la cible est directement déduite au cours d'une étape 38 du paramètre quadratique a2 du polynôme de second degré.
Comme démontré précédemment, le paramètre quadratique a2 du polynôme de second degré est égal àκ\ La vitesse en azimut Vaz de la cible mobile 6 est alors déduite de K' par la relation :
Figure imgf000015_0001
dans laquelle Fa est la vitesse du capteur 4.
Au cours d'une étape 40, la composante azimutale Vaz de la vitesse de la cible est comparée avec un nombre prédéfini N proche de 0.
Lorsque celle-ci est inférieure au nombre prédéfini N, le paramètre linéaire ai du polynôme de second degré est considéré comme étant égal au décalage spectral /0 , et au cours d'une étape 42, ce paramètre linéaire ai est déterminé.
Au cours d'une étape 44, la composante radiale Vracι de la vitesse de la cible est obtenue à partir de la relation y = ^0 rαd 2 sin(0) dans laquelle : - Vrαd est la composante radiale de la vitesse de la cible mobile,
- /0 est le décalage spectral,
- θ est l'angle d'incidence de prise de vue du capteur 4, et
- λ est la longueur d'onde du signal émis. Lorsque la composante azimutale Vaz de la vitesse de la cible n'est pas inférieure au nombre prédéfini N, il est possible d'obtenir le décalage spectral /0 en recherchant le centre d'un motif d'amplitude 22 d'une image d'amplitude.
A cet effet, au cours d'une étape 45, un motif d'amplitude 22, généralement appelé trace, est recherché sur l'image d'amplitude 12. Cette recherche est effectuée visuellement à partir de la position du motif de phase 26. En effet, le décalage entre le motif d'amplitude 22 et le motif de phase 26 est faible. Ainsi, les deux motifs sont très proches l'un de l'autre.
En variante, cette recherche est effectuée par traitement informatique. A cet effet, l'image d'amplitude 12 est binarisée à partir d'un seuil prédéfini V. Ce seuil V est égal par exemple à trois fois la variance σ de l'image d'amplitude additionnée à la moyenne radiométrique μ de cette image.
En variante, le seuil V est égal à la valeur d'amplitude maximale de l'image d'amplitude 12 divisée par un nombre supérieur ou égal à 3 et de préférence égal à 4.
L'image d'amplitude 12 est ensuite filtrée par un filtrage morphologique d'ouverture. Ce type de filtrage est décrit dans les livres intitulés « Image analysis and mathematical morphology », volumes 1 et 2 Académie press, Londres.
Comme visible sur la figure 3, ce motif d'amplitude 22 présente la forme d'un segment de droite. Il s'étend selon la direction d'azimut. Il présente une amplitude supérieure à celle du reste de l'image d'amplitude 12, lorsque le rapport signal sur bruit est suffisant.
Au cours d'une étape 46, le centre Ca du motif d'amplitude 22 est obtenu par détermination de la position y'-y0 en azimut. A cet effet, les coordonnées de colonne des extrémités du motif d'amplitude 22 sont déterminées, comme visible sur la figure 6, à partir de l'image d'amplitude 12 binarisée puis filtrée par le filtre morphologique.
La variable temporelle (t'-t0 ) résulte de la relation :
Figure imgf000016_0001
dans laquelle y = — = — + — L
V 2V { K K ) Au cours d'une étape 48, le décalage spectral /0 est calculé à partir de la variable temporelle (f - t0), du paramètre quadratique a2, et de la relation suivante :/0 = ai -2 a2(t' - 10).
Enfin, au cours d'une étape 50, la composante radiale Vracι de la vitesse de la cible est obtenue à partir de la relation : y = ^0 rad 2 sin(0)
Selon une variante de réalisation du procédé selon l'invention illustrée sur les figures 7 à 9, la composante radiale Vracι de la vitesse de la cible 6 comprend les étapes suivantes en lieu et place des étapes 46 à 50.
Au cours d'une étape 52, la position Ca du centre du motif d'amplitude 22 est recherchée ainsi que la position de l'extremum E de la parabole 32 dans la phase déroulée.
Puis, au cours d'une étape 54, le décalage ou la distance D entre d'une part la position y'-y0 du motif d'amplitude 22 et la position de l'extremum E de la parabole 32 est mesurée, comme visible sur les figures 8 et 9. La position y'-y0 représente la position qu'aurait la cible 6 dans l'image d'amplitude 12 si la synthèse d'ouverture était effectuée de façon à focaliser la cible mobile. Comme cette position n'est pas délocalisée dans l'image d'amplitude et compte tenu des
études théoriques décrites précédemment, la distance D vaut /o
2K'
Au cours d'une étape 56, le décalage spectral /o est calculé à partir de ladite distance D mesurée, du paramètre quadratique a2 obtenu par modélisation de la parabole 32 et de la relation : /0 = 2a2 D
Puis, la composante radiale Vradt de la vitesse de la cible est déterminée à partir du décalage spectral, comme décrit précédemment.
Avantageusement, ce procédé est mis en œuvre à l'aide d'une unique image radar 2.
Avantageusement, ce procédé est mis en œuvre à partir d'une image radar synthétisée (SLC, de l'anglais « Single Look Complex ») et non à partir de données brutes ou de données compressées en distance mais pas en azimut. Or, il est plus facile de se procurer sur le marché actuel des images radar synthétisées pl utôt q ue des images non compressées ou partiel lement compressées. De plus, le traitement d'images non compressées nécessite une expertise particulière.
Cette méthode permet d'obtenir une valeur très précise en ce qui concerne la composante azimutale de la vitesse du mobile. Elle est peu coûteuse en nombre d'images radar nécessaires et en terme de calcul. Elle peut être associée à d'autres méthodes de détermination de vitesse. Par exemple, il est possible de déterminer en premier lieu la position et/ou les deux composantes de vitesse avec cette méthode puis d'appliquer une méthode plus précise, par exemple une méthode d'autofocus, en vue d'affiner les résultats. Dans ce cas, l'utilisation de la méthode selon l'invention permet de restreindre la durée et la complexité en termes de calcul de la méthode d'autofocus. Elle peut également être associée à des techniques multi images qui généralement obtiennent des résultats de faible qualité en ce qui concerne la composante azimutale de la vitesse du mobile.
Le dispositif d'estimation 8, illustré sur la figure 10 comprend une unité 62 d'extraction d'une image d'amplitude 12 et d'une image de phase 14, une unité de binarisation 64 reliée à l'unité d'extraction 62 et un filtre 66 morphologique d'ouverture relié à l'unité de binarisation 64.
Le dispositif d'estimation 8 comporte en outre une unité 70 de recherche du motif d'amplitude 22 sur l'image d'amplitude et du motif de phase 24 sur l'image de phase 14, une unité 72 de recherche d'une parabole le long du motif de phase φ(t) connectée à l'unité 70, et enfin une unité de calcul 76 reliée à l'unité 70.
L'unité de calcul 76 est apte à modéliser la parabole par un polynôme de second degré comme explicité ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé d'estimation d'au moins une des deux composantes (Vaz, Vracι) de vitesse d'une cible mobile (6) à partir d'une unique image radar (2) synthétisée en distance et en azimut, lesdites composantes de la vitesse de la cible (6) étant une composante azimutale (Vaz) et une composante perpendiculaire à la composante azimutale (Vaz) dite composante radiale (Vrad), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- recherche (10, 24) d'un motif (26) de corrélation spatiale de la phase {φ(ή) généré par le mouvement de la cible (6), à partir de l'image radar (2) ; - recherche (28, 30) d'une parabole (32) le long du motif (26) de corrélation spatiale de la phase {φ(ή) et modélisation (34, 36) de la parabole (32) par un polynôme du second degré ;
- détermination (32, 36) d'un paramètre quadratique (a2) dudit polynôme du second degré ; et estimation (38) de la composante azimutale (Vaz) de la vitesse de la cible (6) à partir dudit paramètre quadratique (a2).
2. Procédé d'estimation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'unique image radar (2) est une image radar complexe mono-vue (SLC).
3.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'étape de recherche d'un motif de corrélation spatiale (26) de la phase {φ(ή) comporte les étapes suivantes : a) extraction (10) d'une image de phase (14) de l'image radar synthétisée (2) ; b) recherche (24) d'un motif (26) de corrélation spatiale de la phase sur l'image de phase (14).
4.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de recherche (28, 30) d'une parabole (32) comporte une étape de déroulement (28) de la phase {φ(ή) le long du motif (26) de corrélation spatiale de la phase.
5.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de modélisation (34, 36) comporte une étape (34) de détermination de l'extremum (E) de la parabole (32), et d'un intervalle de traitement de part et d'autre de l'extremum (E).
6.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui comporte en outre les étapes suivantes :
- comparaison (40) de la composante azimutale (Vaz) de la vitesse de la cible (6) avec un nombre prédéfini (N), et lorsque la composante azimutale de la vitesse de la cible est inférieure au nombre prédéfini (N);
- détermination (42) d'un paramètre linéaire (ai) du polynôme de second degré ;
- détermination (44) de la composante radiale (Vracι) de la vitesse de la cible (6) à partir dudit paramètre linéaire (ai).
7.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui comporte en outre les étapes suivantes : c) extraction (10) d'une image d'amplitude (12) de l'image radar synthétisée
(2) ; d) recherche (45) d'un motif d'amplitude (22) sur l'image d'amplitude (22).
8.- Procédé d'estimation selon la revendication 7, dans lequel l'étape d) comporte en outre une étape de binarisation de l'image d'amplitude (12) à partir d'un seuil prédéfini (V).
9.- Procédé d'estimation selon la revendication 8, dans lequel le seuil (V) est égal à la valeur d'amplitude maximale de l'image d'amplitude (12) divisée par un nombre supérieur ou égal à 3.
10.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel l'étape d) comporte en outre une étape de filtrage morphologique.
11.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, qui comporte en outre les étapes suivantes : - détermination (46) de la position (y'-yo) en azimut du centre (CJ du motif d'amplitude (22);
- détermination (48) du décalage spectral (/0 ) généré par le déplacement radial de la cible (6), à partir de ladite position (y'-yo) du centre (CJ du motif
d'amplitude et de la relation suivante :/0 = ai -2 &2( ) :
' a dans laquelle ai est le paramètre linéaire du polynôme de second degré, a2 est le paramètre quadratique du polynôme de second degré, /0 est le décalage spectral, (Va) est la vitesse d'un capteur imageur (4) ayant capturé l'image radar
(2), (y'-y0) est la coordonnée en azimut du centre (CJ du motif d'amplitude
(22) ;
- détermination (50) de la composante radiale (Vracι) de la vitesse de la cible (6) à partir du décalage spectral (/0 ).
12.- Procédé d'estimation selon les revendications 5 et 7 prises en combinaison, qui comporte en outre les étapes suivantes :
- mesure (52) de la distance (D) entre la position (y'-yo) en azimut du centre (Ca) du motif d'amplitude (22) et la position en azimut de l'extremum (E) du motif (26) de corrélation spatiale de la phase ;
- détermination (54) du décalage spectral (/0 ) généré par le déplacement radial de la cible (6), à partir de ladite distance mesurée (D) et de la relation :
Figure imgf000021_0001
dans laquelle D est la distance mesurée, a2 est le paramètre quadratique du polynôme de second degré, et /0 est le décalage spectral ; et
- estimation (56) de la composante radiale (Vracι) de la vitesse de la cible (6) à partir du décalage spectral (/0 ).
13.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, dans laquelle la composante radiale (Vracι) de la vitesse de la cible (6) est obtenue à partir du décalage spectral (/0 ) et de la relation suivante :
v A = λ^\ dans laquelle : rad 2 sin(0)
- Vrad est la composante radiale de la vitesse de la cible mobile,
- /0 est le décalage spectral issu du déplacement radial de la cible mobile, - θ est l'angle d'incidence de prise de vue du radar par rapport à la direction nadir.du radar, et
- λ est la longueur d'onde du signal émis par le radar.
14.- Procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'image radar (2) est une image ayant une résolution inférieure à un mètre.
15.- Dispositif (8) d'estimation d'au moins une des deux composantes (Vaz, Vrad) de vitesse d'une cible mobile (6) à partir d'une unique image radar (2) synthétisée en distance et en azimut, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une unité de recherche (62, 64, 66, 70) d'un motif (22, 26) de corrélation spatiale de la phase (φ(t)) généré par le mouvement de la cible (6), à partir de l'image radar (2) ;
- une unité de recherche (72) d'une parabole (32) le long du motif (22, 26) de corrélation spatiale de la phase (φ(t)) ; et
- une unité de calcul (76) apte à modéliser la parabole (32) par un polynôme du second degré ; à déterminer un paramètre quadratique (a2) dudit polynôme du second degré ; et à estimer la composante azimutale (Vaz) de la vitesse de la cible (6) à partir dudit paramètre quadratique (a2).
PCT/FR2009/051095 2008-06-11 2009-06-10 Procédé et dispositif d'estimation d'au moins une composante de vitesse d'une cible mobile. WO2010001035A2 (fr)

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FR0853886A FR2932570B1 (fr) 2008-06-11 2008-06-11 Procede et dispositif d'estimation d'au moins une composante de vitesse d'une cible mobile
FR0853886 2008-06-11

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