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Mis à jour le 20/07/2020

Identifiez les grandeurs de mesure d’un radar

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Cette fois-ci, nous énoncerons les grandeurs disponibles en sortie d'un système radar en fonction de ses caractéristiques. Enfin, nous aborderons quelques notions d'antenne : grandeur physique et ouverture.

Donner les résultats attendus pour un système radar à partir d’une configuration possible

Nous considérons un radar en configuration monostatique et une cible située à la distance R  dans la direction Δ(θ,ϕ) .

Description des grandeurs de mesures d'un radar
Description des grandeurs de mesures d'un radar

Les résultats attendus d'un tel système sont :

  1. détecter la cible ;

  2. préciser sa distance R et sa direction Δ(θ,ϕ)

Dans d'autres cas, nous pouvons aussi nous intéresser à :

  1. la mesure de la vitesse de la cible par l'intermédiaire de l'effet Doppler ;

  2. une exploitation fine du signal reçu afin de procéder à une classification basée sur l'étude de la signature radar ou la reconstitution de formes.

La détection de la cible est un problème qui repose sur des notions de rapport signal à bruit et de probabilités de fausse alarme et de détection. L'obtention de résultats corrects est liée au choix d'une loi de probabilité réaliste pour les fluctuations du signal et au traitement du signal dans le récepteur.

La mesure de distance est accessible à partir du temps Δt qui s'écoule entre l'émission du signal et la réception de l'écho. Puisque nous considérons que la vitesse de propagation de l'onde électromagnétique est égale à la vitesse de la lumière c , nous pouvons décrire :

R=cΔt2

La mesure de direction est donnée par l'axe de l'antenne en supposant que celle-ci est très directive. Par exemple, une antenne parabolique, pour laquelle l'énergie à émettre est répartie suivant une loi particulière, peut concentrer la plus grande partie de l'énergie dans un cône d'angle au sommet limité par θ.

Description d'une antenne
Description des caractéristiques basiques d'une antenne

Nous utilisons la relation pratique dans le cas d'une antenne à réflecteur parabolique, qui est :

θ3dB70λl

θ3dB est l'ouverture à mi-puissance en degré, l  est la dimension de l'antenne en mètre et λ  est la longueur d'onde en mètre.

À partir de ces grandeurs, il est fondamental de pouvoir décrire le pouvoir discriminateur d'un système radar lorsque celui-ci se trouve en présence d'au moins 2 cibles (et qu'il détecte).

Décrire les performances de détection en distance (principe physique de propagation)

Un système radar a une capacité de détection et de séparation en distance de 2 cibles (pouvoir discriminateur) qui dépend de la durée τ du signal transmis. Ce pouvoir discriminateur ΔR  (ou résolution en distance) est alors décrit par :

ΔR=cτ2

La précision de mesure est liée au rapport signal à bruit et au nombre de signaux pris en compte dans l'élaboration du résultat final. Dans le cas de la mesure en distance, nous écrivons que σt  est l'écart-type de la mesure du temps de trajet et Δt  le pouvoir discriminateur en temps. Nous avons alors :

Δt1B

B est la bande du signal émis. Nous pouvons donner un ordre de grandeur pour une mesure tenant compte de n signaux successifs :

122nS/BσtΔt12nS/B

Suivant le procédé de mesure employé, la précision de mesure en distance est plus ou moins grande.

Décrire les performances de localisation en angle (utilisation d’une ouverture d’antenne)

De la même manière que pour le pouvoir discriminateur en distance, un système radar a une capacité de détection et de séparation en angle de 2 cibles qui dépend de l'ouverture angulaire à mi-puissance du lobe d'antenne θ3dB. Le pouvoir discriminateur en angle est alors directement lié à cette ouverture d'antenne :

Δθλl(en radian)

La précision de mesure est aussi directement liée à l'écart-type sur la mesure angulaire σθ. Pour une mesure tenant compte de n signaux successifs, nous avons :

122nS/BσθΔθ12nS/B

Ici aussi, le procédé de mesure donne une précision en angle plus ou moins importante.

Exemple de certificat de réussite
Exemple de certificat de réussite