LE RADAR SECONDAIRE MONOPULSE

(MSSR)

INTRODUCTION

Un inconvénient majeur du SSR classique

▶ Nécessité d’attendre plusieurs coups au but afin d’obtenir une information d’azimut

▶ Précision sur le calcul de l’azimut en moyenne autour de 1,2° (demi largeur du lobe) ou bien plus médiocre car dépendant directement de la qualité de la symétrie du diagramme Σ (en réalité un lissage des mesures apporte une précision de 0,5°)

INTRODUCTION

Conséquence: Nécessité de travailler avec des PRF élevées donc surcharge des calculateurs sol et bord et par ricochet une augmentation des cas de FRUIT et même de GARBLINGPour y remédier une technique révolutionnaire dénommée SYSTÈME MONOPULSE est apparue.

INTRODUCTION

Elle va permettre de:Récupérer l’information d’azimut sur une seule impulsion du code de réponse et par conséquent d’abaisser la valeur de la PRF à une centaine de Hertz.Par ailleurs la précision en azimut se voit considérablement améliorée (environ 0,05°)

PRINCIPE GENERALL’information d’azimut sera fournie à la fois par la position de l’axe d’antenne et par une information supplémentaire d’écart par rapport à cet axe.Pour ce faire on crée un nouveau diagramme de rayonnement appelé Δ symétrique par rapport à l’axe du lobe principal de Σ et ACTIF UNIQUEMENT EN RECEPTION

PRINCIPE GENERAL

PRINCIPE GENERALL’information d’écart, notée θ, et appelée couramment

information d’« écartométrie » est fonction du rapport des champs (en module et en phase) des signaux électromagnétiques des réponses reçues dans les voies Δ et Σ.Cette information est dotée d’un signe algébrique par le fait que: le signal reçu issu du lobe Δ+ est en phase avec le signal reçu issu du lobe Σ le signal reçu issu du lobe Δ- est en opposition de phase avec le signal reçu issu du lobe ΣLes mesures d’écartométrie ne sont possibles qu’entre ± 1,2° par rapport à l’axe d’antenne, les limites étant obtenues lorsque le module de Δ est égal au module de Σ.Si le module de Δ devient supérieur au module de Σ, on dit que le système d’écartométrie est saturé; il n’est plus pris en compte pour la mesure.

ALLURE DE LA COURBE DE L’OBA

ILLUSTRATION

CAS DU GARBLING

En SSR il n’y avait pas de possibilité de dégarbler des réponsesenchevêtrées du fait que les niveaux reçus étaient comparables.

En MSSR, du fait de l’information supplémentaire Δ/Σ associée à chaque impulsion, l’extracteur du radar sera à même de comparer les F1-F2 en amplitude et de savoir à quelle réponse associer chaque impulsion. Il sera donc parfois possible de dégarbler (mais pas toujours notamment en cas de superposition des réponses)

CAS DU GARBLING

CAS DU GARBLING

Zone de Garbling en SSR

2NM

PRINCIPE DE L’ANTENNE MONOPULSE

PRINCIPE DE L’ANTENNE MONOPULSE

Cette colonne sert à couvrir les lobes arrières de

Σ

PRINCIPE DE L’ANTENNE MONOPULSE

PRINCIPE DE L’ANTENNE MONOPULSE

SCHEMA DE PRINCIPE DE L’ANTENNE MONOPULSE

SCHEMA DE PRINCIPE DU RECEPTEUR MONOPULSE

SCHEMA DE PRINCIPE D’UN RADAR MSSR

LE TRAITEMENT

VOCABULAIREDonnées RADAR

Définitions Affichage

PRESENCE

réponse de l’avion à une des interrogations envoyées par le radar pendant le passage de l’antenne devant l’avion. Cette réponse aura franchi le filtrage par les lois EVT et le RSLS. (nombre total de réponses = nombre de coups au but)

une présence n’est pas affichée sur l’écran radar du contrôleur mais peut être affichée sur l’écran de maintenance sous forme de VIDEO BRUT

PLOT

synthèse de l’information disponible après passage de l’antenne devant l’avion(constitué comme une petite base de donnée comportant au minimum les informationsazimut, distance, mode A et mode C)

un plot n’est pas affiché sur l’écran radar du contrôleur mais est affiché sur écran de supervision de maintenance du radar

PLOT PISTE

PLOT confirmé sur plusieurs tours d’antenne et donnant naissance à unepiste préparée par le système de traitement du radar lui-même

un plot pisté peut êtreaffiché sur écran de supervision de maintenance du radar

PISTE

Créée par un système de traitement de données radar par la succession de plotsvalidés pendant les tours d’antenne précédents et par apport d’informations externes au radar : Autres radars (système de poursuite), STPV (Système de Traitement des Plans deVol)

une piste « enrichie » est affichée uniquement sur l’écran du contrôleur

L’EXTRACTEURSon but est de créer et situer les « présences » (Azimut et Distance).Sa position entre le récepteur et le calculateur impose la numérisation des informations.Ses fonctions principales sont :

▶ L’élimination des réponses asynchrones

▶ Détection des présences

▶ Présenter au calculateur les messages sous une forme lui permettant deconnaître et résoudre les situations de Garbling.

▶ Récupérer les informations de position d’antenne (Incréments ACP et topnord) pour les associer à une présence.

▶ Numériser log Σ et Δ/Σ pour chacune des impulsions

▶ Préparer et diffuser les messages vers le calculateur

L’EXTRACTEUR

L’EXTRACTEUR

PRINCIPE DU DEFRUITEUR

A chaque récurrence on enregistre dans une mémoire toutes les 120 ns la présence ou non de la vidéo logique Q Σ.On comparera les résultats entre 2 (ou 3) enregistrements successifs dans même mode d’interrogation.Si la réponse est un fruit (deux radars proches n’ont pas la même PRF et tous sont normalement wobulés) les réponses n’apparaîtront pas à la même distance apparente; elles seront rejetées.

L’EXTRACTEUR

DÉTECTION DE COÏNCIDENCE

A partir de la vidéo défruitée et échantillonnée, on repère deux impulsions (coïncidences) à 20, 3μs que l’on supposera être F1 et F2. On saisira aussi le supposé code en relevant les impulsions toutes les 1,45μs et du SPI à 24,65μs deF1. On appellera ceci une "présence".Si deux trames sont mélangées, on relève au minimum deux présences situées à moins de 24,65μs . On va indiquer au calculateur la potentialité de garbling en activant un "bit de doute". Le résultat de la détection de coïncidence sera le code et la distance sur 15 bits par comptage du nombre d’échantillons de 120 ns. l’origine du comptage étant P3

L’EXTRACTEUR

REMARQUE

On remarque que les traitements écartométrie et détection de coïncidence sont totalement indépendants au niveau de l’Extracteur. Chaque bit de code sera envoyé au Processeur Radar avec son écartométrie propre. C’est dans le calculateur (processeur) que l’on décidera que la présence en provenance de l’Extracteur mérite que l’on s’y intéresse ou pas.

LE PROCESSEUR RADARIl assure à partir des présences la création des plots et des pistes puis gère l’envoi au centre de contrôle au format Astérix. C’est un équipement entièrement informatique.Les informations en entrée sont celles issue de la tête radar plus l’heure GPS. Il est indispensable de dater l’information (ici au 1/128 de seconde ) pour les équipements de poursuite multi-radars éventuellement associés.

LE PROCESSEUR RADARLes principales informations données dans les messages ASTERIX

▶ L’identifiant du radar (uniquement dans le cas des radars à capacité Mode S

▶ Le type d’information (plots, les plots pistés ou les pistes après lissage)

▶ Le numéro de piste

▶ Position et vitesse

▶ Mode A et Mode C + Information de contexte de garbling

▶ Soupçon de faux-plot (Doublon, Multi-trajets, Code Invalide, etc…)

▶ La puissance reçue en dbm sur log Σ

▶ Les fins de secteurs avec la datation horaire au 1/128ième de seconde

CRÉATION D’UN PLOT À PARTIR D’UNE PRESENCE

Pour une cible donnée, après chaque détection de réponse validée (critères de durées et de conformité) on va obtenir les informations :

▶ Mode A ou C

▶ Distance de la cible

▶ Azimut de l’antenne à l’instant de détection

▶ Valeur d’écartométrie

▶ Le niveau de réception (Log Σ)

Le nombre de présences par tour d’antenne correspond au nombre de réponsesdonc de coups au but. L’association de ces présences par corrélation pendant untour d’antenne donne un PLOT

PLOT PISTÉ OU PISTE MONORADAR

Info Mode A

Info Mode C

Plots passés

Plot actuel

Vitesse au sol (×10kt) 120kt

Indicateur d’évolution verticale

EXEMPLE D’IMAGE RADAR SECONDAIRE

LES ERREURS DU RADAR

L'erreur de mesure d'un radar peut se caractériser par :- L'erreur constante appelée Biais que l'on cherche à estimer et corriger- Le bruit dont on cherche à s'affranchir par les Filtres de Kalman et les programmes de poursuite.

Estimation du biaisLe biais correspond à un mauvais réglage du radar erreur constante).

Le Biais en Distance est une mauvaise évaluation de la distance c'est à dire évaluer le temps de parcours Aller-Retour de l’onde. L’utilisation de balises de référence permet de diminuer ce défaut (transpondeurs positionnées au sol).

Le Biais en Azimut : la référence d’azimut se fait par rapport au Nord Géographique.Là aussi il suffit de placer quelque part un transpondeur fixe dont on connaît sa position.La connaissance de la position du radar permet de déterminer l'angle par rapport au nord entre ce transpondeur fixe (balise) et le radar.

LES ERREURS DU RADAR – EFFET D’UN BIAIS

LES ERREURS DU RADAR – CORRECTION DU BIAIS

Les systèmes de poursuite (multiradars) calculent en permanence le biais apporté par chacun des radars par des méthodes itératives et corrigent les trajectoires en conséquence (par exemple toutes les 3 minutes)

INTERET DU SYSTÈME DE POURSUITE

Lorsque un avion est suivi par plusieurs radars , le système remplace latrajectoire de chacun par une seule trajectoire issue de la prise en comptede tous.Ceci va permettre de plus:

▶ De s’affranchir des problèmes de masque ou d’indisponibilité desinformations

▶ De s’affranchir du bruit des radars et de présenter une image lissée

▶ De remplacer un plot manquant par un plot extrapolé

LES PHASES DE LA POURSUITE

Prise en compte de l’évolution naturelle de la trajectoire de l’aéronef:

LES PHASES DE LA POURSUITE

Pré corrélation: ce traitement consiste à rechercher via un test simpletous les plots susceptibles d’être corrélés à une piste donnée

Corrélation: ce traitement consiste à rechercher parmi les plots précorrélés un nombre de plots limités pouvant réellement prétendre à la mise à jour d’une piste donnée

Association: ce traitement consiste à rechercher parmi les plots corrélésle plot devant réellement mettre à jour une piste donnée.

Gestion des pistes: ce traitement effectue la mise à jour de la piste avec les données du plot associé. La position est estimée à l’aide d’un filtre de Kalman

Initialisation: cette fonction permet de décider qu’une séquence de plotsconstituant une piste en initialisation correspond à un aéronef ou à desfaux plots