ITU-R RAPPORT M 2050 FRENCH-2004 Test results illustrating the susceptibility of maritime radionavigation radars to emissions from digital communication and pulsed systems in the b.pdf

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1、 Rap. UIT-R M.2050 1 RAPPORT UIT-R M.2050 Rsultats dessais illustrant la vulnrabilit des radars de radionavigation maritime aux missions des systmes de communication et des systmes impulsions numriques fonctionnant dans les bandes 2 900-3 100 et 9 200-9 500 MHz (2004) 1 Introduction Des essais ont t

2、 raliss pour valuer lincidence que les missions de systmes de communication numriques ont sur trois radars de radionavigation maritime exploits avec une attribution primaire dans la bande 2 900-3 100 MHz et sur deux radars exploits avec une attribution primaire dans la bande 9 200-9 500 MHz. Il sagi

3、ssait de radars classs selon la Convention SOLAS1de lOrganisation Maritime Internationale (OMI) dans la catgorie des radars de radionavigation devant respecter certaines prescriptions obligatoires en matire de transport. Les caractristiques techniques de ces radars vitesse de balayage, largeur des i

4、mpulsions, frquence de rptition des impulsions (FRI), largeur de bande FI, facteur de bruit et ouverture de faisceau dantenne sont celles dfinies dans la Recommandation UIT-R M.1313. Ces radars sont reprsentatifs des types de radar actuellement utiliss par les garde-ctes amricains, ainsi que pour le

5、s transports maritimes commerciaux ou pour la navigation de plaisance. Dans le prsent Rapport les radars fonctionnant dans la bande 2 900-3 100 MHz sont les radars A, B et C et ceux fonctionnant dans la bande 9 200-9 500 MHz sont les radars D et E. Les radars viss dans la Recommandation UIT-R M.1313

6、 utilisent gnralement les techniques de limitation des brouillages et les mthodes de traitement dfinies dans la Recommandation UIT-R M.1372 pour pouvoir fonctionner en prsence dautres radars de radiolocalisation ou de radionavigation. Ces techniques sont trs efficaces pour rduire, voire liminer les

7、brouillages par impulsions asynchrones faible rapport cyclique entre radars. Tous les radars qui ont t tests taient quips dun systme de rejet des brouillages ou dun logiciel de traitement, qui tait activ par dfaut. Les critres de protection applicables aux radars fonctionnant dans le service de radi

8、oreprage sont indiqus dans la Recommandation UIT-R M.1461. Le but de ces essais tait de voir dans quelle mesure le circuit ou le logiciel de suppression des brouillages de chacun de ces radars tait efficace pour rduire ou liminer les brouillages causs par un systme de communication modulation numriq

9、ue. Des essais supplmentaires ont t faits en prenant comme source de brouillage des missions dimpulsions faible rapport cyclique. Les essais ont t raliss avec le concours de constructeurs de radars et de navigateurs expriments. Leur aide t prcieuse pour linstallation et le fonctionnement des radars.

10、 Dans le cadre de ces essais des cibles non fluctuantes ont t injectes dans les rcepteurs des radars. Le prsent Rapport rend compte des rsultats obtenus ce jour. 1Convention internationale pour la sauvegarde de la vie en mer. 2 Rap. UIT-R M.2050 2 Objectifs Les objectifs des essais taient les suivan

11、ts: mesurer la capacit du systme de rejet des brouillages de chacun des cinq radars de radionavigation maritime, de limiter les missions brouilleuses rayonnes par systmes de communication numriques, en fonction de leur niveau de puissance; laborer des critres de protection (rapport I/N) qui permettr

12、aient de limiter les brouillages que les systmes de communications numriques causent aux radars de radionavigation maritime; observer et mesurer dans quelle mesure les techniques de rejet des brouillages de chacun des cinq radars de radionavigation maritime permettent de rduire le nombre de fausses

13、cibles, de stries radiales (hachures) et le bruit de fond ou speckle. 3 Radars soumis lessai 3.1 Radar A Le Radar A de radionavigation maritime, mis en place aux environs de lan 2000 et toujours en cours de perfectionnement, est conu pour des applications commerciales. Cest un radar class dans les c

14、atgories de lOMI qui fonctionne dans la bande 2 900-3 100 MHz. Les valeurs nominales des principaux paramtres de ce radar sont reprises de documents dhomologation de nature rglementaire, de brochures commerciales et de manuels techniques. Ils sont prsents dans le Tableau 1. TABLEAU 1 Paramtres du rc

15、epteur et de lmetteur du radar A Paramtre Valeur Frquence (MHz) 3 050 30 Puissance des impulsions (kW) 30 Porte (milles nautiques) (km) 0,375-1,5 0,7-2,8 3-6 5,6-11,1 12 22,2 24-96 44,5-177,8 Largeur des impulsions (s) 0,08 0,30 0,60 1,2 Frquence de rptition des impulsions (Hz) 2 200 1 028 600 Large

16、ur de bande FI (MHz) 28 3 3 3 Rejet des signaux brouilleurs (dB) 60 Facteur de bruit du systme (dB) 4 Largeur de bande RF (MHz) Inconnue Cadence de balayage de lantenne (rpm) 26 Dure de balayage de lantenne (s) 2,31 Ouverture du faisceau de lantenne dans le plan horizontal (degrs) 1,9 Ouverture du f

17、aisceau de lantenne dans le plan vertical (degrs) 22 Polarisation Horizontale Rap. UIT-R M.2050 3 Le radar utilise un amplificateur/dtecteur FI logarithmique plusieurs tages. Ce type de rcepteur est couramment utilis dans les radars de radionavigation maritime tant donn que ces radars doivent dtecte

18、r des cibles qui rflchissent des signaux en retour de trs forte ou de trs faible intensit. Lutilisation dun amplificateur logarithmique permet dlargir la gamme des signaux rflchis que le rcepteur radar peut traiter sans pour autant tre satur. La valeur mesure du facteur de bruit du radar est de 5,3

19、dB, chiffre qui concorde bien avec la valeur nominale de 4 dB. La largeur de bande FI 3 dB est denviron 3 MHz pour lchelle des portes utilise pour les essais. Sur la base de ces paramtres, on a calcul que la puissance de bruit du rcepteur radar est denviron 104 dBm. Le Radar A est dot de fonctions d

20、e traitement du signal et de suivi des cibles volues, notamment une fonction taux de fausse alarme constant (CFAR, constant-false-alarm-rate) et une fonction de corrlation de balayage balayage. La fonction locale CFAR (active pendant une petite fraction dun balayage), fonction statistiquement ordonn

21、e, permet dattnuer ou dviter leffet de dsensibilisation des impulsions brouilleuses. Un nombre, que lon peut choisir, dchantillons de signaux de fond qui, sinon seraient utiliss pour tablir le seuil de dtection, est cart. Sont carts les signaux ayant la plus forte amplitude. Plus le nombre dchantill

22、ons carts contenant des impulsions brouilleuses de forte amplitude est grand, plus faible sera leur influence sur la sensibilit de dtections de cibles valables. Le Radar B peut lui aussi oprer une corrlation de balayage balayage, moyen supplmentaire de faire la diffrence entre les signaux systmatiqu

23、ement prsents, par exemple une cible valable, et les signaux alatoires, par exemple des impulsions brouilleuses asynchrones. 3.2 Radars B et D Les Radars B et D sont des radars classs par lOMI dans la catgorie des radars de radionavigation maritime. Construits par le mme fabricant et conus pour des

24、applications commerciales, le Radar B fonctionne dans la bande 2 900-3 100 MHz et le Radar D dans la bande 9 200-9 500 MHz. Lmetteur/rcepteur des Radars B et D est situ sous le pont et utilise un guide donde pour envoyer des signaux ou recevoir les signaux en provenance de lantenne. Les antennes et

25、les ttes radiofrquence sont diffrentes mais lcran de visualisation ainsi que certains lments du rcepteur systme de rejet des brouillages et circuit FI sont les mmes. Ces radars utilisent un amplificateur FI logarithmique plusieurs tages et un dtecteur vido distinct. Dans le cas des Radars B et D il

26、est possible de faire varier la FRI mise pour viter les chos de seconde rcurrence et aussi pour rduire les brouillages causs par dautres metteurs situs proximit. Cette fonction est intgre automatiquement dans lmetteur-rcepteur et la variation par rapport la valeur nominale peut aller jusqu 25 s. Les

27、 valeurs nominales des principaux paramtres de ces radars sont reprises de documents dhomologation de nature rglementaire, de brochures commerciales ou de manuels techniques. Elles sont donnes dans le Tableau 2. 4 Rap. UIT-R M.2050 TABLEAU 2 Paramtres des metteurs et des rcepteurs des Radars B et D

28、Paramtre Valeur Frquence (MHz) 3 050 10 9 410 30 Puissance des impulsions (kW) 30 Porte (milles nautiques) 0,125-1,5 3-24 48 96 Largeur des impulsions (s) 0,070 0,175 0,85 1,0 FRI (Hz) 3 100 1 550 775 390 Largeur de bande FI (MHz) 22 22 6 6 Rejet des signaux brouilleurs (dB) Inconnue Facteur de brui

29、t du systme (dB) 5,5 Largeur de bande RF (MHz) Inconnue Cadence de balayage de lantenne (rpm) 24/48 Ouverture du faisceau de lantenne dans le plan horizontal (degrs) 2,8 1,2 Ouverture du faisceau de lantenne dans le plan vertical (degrs) 28 25 Polarisation Horizontale Les valeurs de la largeur des i

30、mpulsions et de la FRI dans le Tableau 2 sont les valeurs par dfaut pour la porte considre. Loprateur peut, pour certaines portes, choisir dautres largeurs dimpulsion et dautres FRI, infrieures ou suprieures aux valeurs par dfaut. Les Radars B et D utilisent des corrlateurs dimpulsion impulsion et d

31、e balayage balayage pour limiter les brouillages qui peuvent tre occasionns par dautres radars fonctionnant proximit. Dans le cas dun corrlateur dimpulsion impulsion, on compare les signaux rflchis, impulsion par impulsion, pour rduire les brouillages. Un signal nest affich que sil est prsent sur de

32、ux impulsions conscutives. Cette fonction de rejet des brouillages est trs efficace si lmetteur-rcepteur a t rgl de faon pouvoir faire fluctuer la FRI. Dans le cas dun corrlateur de balayage balayage, une cible nest affiche que si elle est prsente pendant deux balayages conscutifs. Ces radars nont p

33、as de fonction de traitement CFAR. On trouvera dans la Recommandation UIT-R M.1372 un examen complet des techniques de limitation des brouillages utilises par ces radars. 3.3 Radars C et E Les Radars C et E sont des radars classs par lOMI dans la catgorie des radars de radionavigation maritime. Cons

34、truits par le mme constructeur et conus pour des applications commerciales, le Radar C fonctionne dans la bande 2 900-3 100 MHz et le Radar E dans la bande 9 200-9 500 MHz. Les Radars C et E sont conus pour tre fixs au sommet du mt. Le rcepteur/metteur est log dans un coffret mtallique situ directem

35、ent au-dessous de lantenne rotative. Le signal vido provenant de lunit rcepteur/metteur est envoy via des cbles sur lcran radar panoramique situ au-dessous du pont. Les antennes et les ttes radiofrquence sont diffrentes mais lcran de visualisation ainsi que certains lments du rcepteur circuit FI, sy

36、stme de rejet des brouillages sont les mmes. Ces deux radars utilisent un amplificateur/dtecteur FI logarithmique par approximations successives huit tages. Rap. UIT-R M.2050 5 Les valeurs nominales des principaux paramtres de ces radars sont reprises de documents dhomologation de nature rglementair

37、e, de brochures commerciales ou de manuels techniques. Elles sont donnes dans le Tableau 3. TABLEAU 3 Paramtres des metteurs et des rcepteurs des Radars C et E Paramtre Valeur Frquence (MHz) 3 050 10 9 410 30 Puissance des impulsions (kW) 30 Porte (milles nautiques) 0,125-3 6-24 48-96 Largeur des im

38、pulsions (s) 0,050 0,25 0,80 FRI (Hz) 1 800 785 Largeur de bande FI (MHz) 20 20 3 Rejet des signaux brouilleurs (dB) Inconnue Facteur de bruit du systme (dB) 4 Largeur de bande RF (MHz) Inconnue Cadence de balayage de lantenne (rpm) 25/48 Dure de balayage de lantenne (s) 2,31 Ouverture du faisceau d

39、e lantenne dans le plan horizontal (degrs) 2,0 Ouverture du faisceau de lantenne dans le plan vertical (degrs) 30 Polarisation Horizontale Les valeurs de la largeur des impulsions et de la FRI dans le Tableau 3 sont les valeurs par dfaut pour la porte considre. Loprateur peut, pour certaines portes,

40、 choisir dautres largeurs dimpulsion et dautres FRI, infrieures ou suprieures aux valeurs par dfaut. Les Radars C et E utilisent des corrlateurs dimpulsion impulsion et de balayage balayage pour limiter les brouillages causs par dautres radars. Une description de ces techniques est donne au 3.2. Ces

41、 radars nont pas de fonction de traitement CFAR. 3.4 Affichages vidos des radars Le Radar A, en raison de ses fonctions de traitement du signal amliores, peut afficher divers types de cibles dans diffrentes combinaisons. Sur lcran il peut afficher des blips vido bruts amorphes (affichage de limage)

42、des cibles synthtiques qui apparaissent comme un o et/ou des cibles suivies qui apparaissent comme un x. La luminosit de la cible sur limage vido est fonction du niveau du signal rflchi par la cible. Plus lcho lumineux sur lcran est brillant plus lintensit du signal rflchi par la cible est forte. Po

43、ur les cibles synthtiques il faut ajouter 2 3 dB environ de puissance utile par rapport aux cibles vido brutes pour avoir la mme probabilit de dtection lorsque le radar fonctionne au niveau du signal minimal dtectable (MDS, minimum detectable signal), mais la luminosit de ces cibles ne change pas en

44、 fonction de lintensit du signal rflchi. Les Radars B et D (du mme fabricant) utilisent les cibles et dautres informations concernant le radar pour lutilisateur, par exemple la FRI, la largeur des impulsions et les cercles de distance, sont affiches sur un tube cathodique couleur. Ces radars ne mont

45、rent pas les cibles synthtiques mais uniquement les blips vido bruts. De mme, les Radars C et E (autre fabricant) naffichent que les 6 Rap. UIT-R M.2050 blips vido bruts. Toutefois, avec les Radars C et E laffichage est de type balayage de trame monochromatique. Aucun autre paramtre en dehors des ci

46、bles, nest affich. Comme dans le cas du Radar A, lcho lumineux vido brut sur lcran est plus brillant lorsque le signal rflchi par la cible est de plus forte intensit. 4 Signaux brouilleurs Pour les essais avec le Radar A on a pris comme signal brouilleur un signal 2 Mbit/s modulation MDP-4. Pour les

47、 essais avec les Radars B et C on a pris comme signaux brouilleurs des signaux modulation MAQ-64 ou MAQ-16, des signaux avec accs multiple par rpartition en code (AMRC) 2000 (cdma2000) et des signaux AMRC large bande (AMRC-LB). Pour les Radars D et E on a pris uniquement des signaux AMRC-2000 et AMR

48、C large bande. Tous les signaux brouilleurs taient accords sur les signaux radars. Le signal MDP-4 fourni au Radar A tait un signal continu sur 360 . Les signaux AMRC brouilleurs appliqus aux Radars B, C, D et E taient des signaux commands par porte de faon arriver en mme temps que la cible gnre dans le mme azimut. Lintervalle de temps entre chaque signa