ITU-R RAPPORT M 2076 FRENCH-2006 Factors that mitigate interference from radiolocation and Earth exploration-satellite service space research service (active) radars to maritime an9 0-.pdf

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1、 Rap. UIT-R M.2076 1 RAPPORT UIT-R M.2076 Facteurs permettant de rduire les brouillages causs par des radars du service de radiolocalisation et du service dexploration de la Terre par satellite/service de recherche spatiale (active) aux radars maritimes et de radionavigation aronautique dans les ban

2、des 9,0-9,2 et 9,3-9,5 GHz et entre les radars du service dexploration de la Terre par satellite/service de recherche spatiale (active) et les radars de radiolocalisation dans les bandes 9,3-9,5 et 9,8-10,0 GHz (2006) 1 Introduction Il est demand dans la Question UIT-R 234/8 de procder une tude des

3、caractristiques techniques, des critres de qualit de fonctionnement et dautres facteurs des systmes de radiolocalisation et de radionavigation dans les bandes 9 000-9 200 MHz et 9 300-9 500 MHz ainsi que des critres de brouillage applicables ces systmes. Par ailleurs, le point 1.3 de lordre du jour

4、de la CMR-07 est le suivant: conformment la Rsolution 747 (CMR-03), envisager le relvement au statut primaire avec galit des droits des attributions au service de radiolocalisation dans les bandes 9 000-9 200 MHz et 9 300-9 500 MHz et lextension de 200 MHz, dans une bande contigu, des attributions e

5、xistantes titre primaire au service dexploration de la Terre par satellite (SETS) (active) et au service de recherche spatiale (active) dans la bande 9 500-9 800 MHz. Les caractristiques des radars terrestres reprsentatifs exploits entre 8 500 MHz et 10,5 GHz sont donnes dans la Recommandation UIT-R

6、 M.1796. Le prsent Rapport est une contribution qui vient complter les tudes demandes au titre de la Question UIT-R 234/8 et de la Rsolution 747 (CMR-03). La Recommandation UIT-R M.1372-1 Utilisation efficace du spectre radiolectrique par les stations radar du service de radioreprage, dcrit quelques

7、-unes des principales techniques de suppression des brouillages qui sont gnralement utilises dans les radars. Laccent est mis, dans cette Recommandation, sur le traitement postdtection, mme si lune des techniques qui y est dcrite peut tre mise en uvre avant la dtection. Les facteurs examins dans le

8、prsent Rapport reprennent certains de ceux figurant dans la Recommandation UIT-R M.1372 et certains de ceux qui les compltent. 1.1 Synthse des rsultats Laugmentation du taux de fausse alarme sera vraisemblablement la principale dgradation que causeront des impulsions brouilleuses. Ce phnomne est nat

9、urellement attnu grce certaines caractristiques communes des radars, notamment lutilisation dantennes faibles lobes latraux et le caractre asynchrone des impulsions. Le dcoupage des chos longs, lutilisation de radars filtre adapt ou dautres techniques de raccourcissement des impulsions, entre autres

10、, sont des techniques utiles pour ragir telle ou telle impulsion. Le couplage le plus proccupant est le couplage lobes latraux-faisceau principal. Une conception prudente des radars permet de limiter de diverses faons les brouillages par impulsions. On peut citer notamment: techniques plusieurs impu

11、lsions, notamment le traitement M de N; suppression dlibre de certaines impulsions asynchrones; 2 Rap. UIT-R M.2076 dtection des effets des impulsions asynchrones lors de lexamen post-traitement des produits aprs filtrage Doppler; processus non linaires et variant en fonction du temps, par exemple l

12、utilisation de limiteurs et le contrle de sensibilit temporis; corrlation de balayage balayage. 2 Types de radars fonctionnant dans les diffrentes bandes Plusieurs types de radars de radionavigation fonctionnent dans les bandes 9 000-9 200 MHz et 9 300-9 500 MHz. Les radars de radionavigation aronau

13、tique au sol fonctionnent dans la bande 9 000-9 200 MHz; ils comprennent les radars dapproche de prcision (PAR, precision-approach radars) et les radars de surveillance des mouvements de surface (ASDE, airport surface detection equipment). Il sagit de radars de surveillance cibles discrtes. La bande

14、 9 300-9 500 MHz est utilise par un grand nombre de radars de radionavigation maritime dont la grande majorit sont installs bord de navires ainsi que par les radars dvitement des perturbations atmosphriques embarqus bord daronefs. Les systmes maritimes sont des radars cibles discrtes, alors que les

15、systmes embarqus bord daronefs sont des radars cibles rparties. Le service de radiolocalisation bnficie dune attribution titre secondaire dans les bandes 9 000-9 200 MHz et 9 300-9 500 MHz. Les radars mtorologiques au sol du service de radiolocalisation fonctionnant dans la bande 9 300-9 500 MHz son

16、t prioritaires par rapport aux autres radars de radiolocalisation (voir le numro 5.475 du Rglement des radiocommunications). Les radars de radiolocalisation fonctionnent aussi dans les bandes 9 500-9 800 MHz et 9 800 MHz-10,0 GHz, bandes dans lesquelles ils bnficient dune attribution titre primaire.

17、 Les radars synthse douverture (SAR) spatioports des services dexploration de la Terre par satellite et de recherche spatiale (active) fonctionnent actuellement dans la bande 9,5-9,8 GHz et bnficient dune attribution titre primaire avec galit des droits. La proposition visant largir cette attributio

18、n de 200 MHz est dicte par la volont damliorer la rsolution de distance de ces radars. 3 Types de consquences que peuvent avoir les brouillages La dgradation de la qualit de fonctionnement que subissent les radars de surveillance cibles discrtes comme les radars PAR, les radars ASDE ou les radars de

19、 navigation maritime, en raison des brouillages causs par les radars de radiolocalisation ou des services dexploration de la Terre par satellite/de recherche spatiale (active) est essentiellement de deux types: dtections de cibles manques; gnration de dtections de fausses cibles ou de fausses alarme

20、s et poursuites de fausses cibles. Ces deux phnomnes peuvent tre interprts comme tant respectivement une diminution de la probabilit de dtection et une augmentation de la probabilit de fausses alarmes. Il est concevable que lexploitation des radars de radiolocalisation ou des services SETS/de recher

21、che spatiale (active) puisse conduire une certaine dsensibilisation de certains radars (dtections de cibles manques, etc.) mais cette dsensibilisation devrait tre mineure, comme lont montr plusieurs programmes de mesures, de sorte quon se concentrera sur la gnration de fausses cibles. Rap. UIT-R M.2

22、076 3 Les impulsions provenant dautres radars crent un risque de gnration de fausses cibles mme lorsque le radar terrestre est dot dun quipement de taux de fausse alarme constant (CFAR, constant-false-alarm) bien conu. Toutefois, on montre dans la suite du prsent Rapport quil est possible dviter dan

23、s une large mesure ces effets si les radars sont bien conus. Les brouillages peuvent aussi aggraver les erreurs destimation de position ou de classification des cibles des radars cibles discrtes, y compris des radars de poursuite de cibles. Toutefois, ce sont davantage des brouillages continus assim

24、ilables du bruit que les impulsions brouilleuses dautres radars qui seront lorigine de telles perturbations. La dgradation de qualit de fonctionnement que pourraient subir les radars cibles rparties, y compris les radars dvitement des perturbations mtorologiques ou les radars de surveillance des con

25、ditions mtorologiques en raison des brouillages causs par les radars de radiolocalisation ou du service SETS se traduit par la prsence de fausses alarmes discrtes (par exemple, un seul pixel) (que les exploitants de radars mtorologiques connaissent sous le nom de chatoiement ou speckle) et par lintr

26、oduction dinexactitudes dans les calculs des mesures des phnomnes mtorologiques. Pour la dgradation que peuvent subir les radars imageurs synthse douverture en raison de brouillages de toutes sortes, la communaut des oprateurs de systmes scientifiques spatiaux parle daugmentation de la variance de l

27、a puissance de sortie du processeur dans un pixel quelconque1. Ces effets contrastent avec les effets de signaux brouilleurs continus assimilables du bruit sur un radar cibles discrtes qui contrle bien son taux de fausse alarme. En lespce, la probabilit de fausse alarme tend rester inchange mais plu

28、s lintensit du signal brouilleur augmente plus la courbe de la probabilit de dtection exprime en fonction de la distance de la cible ou la section efficace du radar se dplace et glisse vers une distance plus courte ou une section efficace du radar plus leve. Il sagit dun phnomne de dsensibilisation

29、gnralise qui touche essentiellement les cibles qui sont petites, loignes ou mal illumines en raison de conditions de propagation dfavorables (par exemple, propagation par trajets multiples ou phnomnes de conduit dfavorables). Dautres fonctions, comme la prcision de poursuite, sont elles aussi touche

30、s. Toutefois, le brouillage continu assimilable du bruit nentre pas dans le cadre du prsent Rapport. 4 Caractristiques de limitation des brouillages applicables la plupart des radars Le couplage de puissance faible ou transitoire, les non-linarits de certains rcepteurs, la variation du gain en fonct

31、ion du temps, le traitement du signal, le post-traitement et lespacement des frquences porteuses sont autant de techniques qui permettent de limiter les brouillages. Dans les interactions de radar radar, la sparation en frquence nest pas toujours ncessaire pour assurer la compatibilit du fonctionnem

32、ent, tant donn que des dcouplages importants de puissance et de temps se produisent naturellement ou peuvent tre obtenus par une conception adquate. Lisolation par dfaut dalignement de polarisation se produit dans certaines combinaisons de radars de radiolocalisation spatioports et de radars de navi

33、gation mais on ne peut pas compter sur ce phnomne en gnral car les radars dun service donn bnficiant dattributions utilisent souvent la polarisation horizontale, verticale et/ou circulaire. Les mcanismes spcifiques qui contribuent limiter les brouillages sont dfinis dans les paragraphes qui suivent.

34、 Un grand nombre dentre eux sappliquent aux impulsions entre radars de radiolocalisation ou radars de dtection spatioports et radars maritimes, aroports ou de contrle du trafic arien, tandis que certains sappliquent essentiellement aux radars relevant de lune ou lautre de ces catgories. 1Projet de r

35、vision de la Recommandation UIT-R RS.1166 Critres de qualit de fonctionnement et de brouillage applicables aux capteurs spatiaux actifs. 4 Rap. UIT-R M.2076 4.1 Isolation par couplage de puissance (effets dus lantenne) Les interactions entre deux radars de types diffrents supposent presque toujours

36、un dfaut de synchronisme entre le balayage des deux faisceaux dantenne. Cela est presque toujours le cas lorsque lun des radars est un radar de radiolocalisation et lautre est un radar de radionavigation car leurs caractristiques sont diffrentes tant donn que leurs missions sont diffrentes. Ce dfaut

37、 de synchronisme entre le balayage des faisceaux dantenne est encore plus marqu dans les interactions entre radars de radiolocalisation tridimensionnels; en effet, les radars de ce type utilisent des faisceaux ponctuels exploration en lvation et en azimut, alors que les radars de navigation destins

38、tre utiliss en surface (radars maritimes et radars de contrle du trafic arien) sont habituellement des radars bidimensionnels qui balayent uniquement en azimut. Huit des quelque quatorze radars de radiolocalisation dcrits dans la Recommandation UIT-R M.1796 utilisent des faisceaux ponctuels qui bala

39、yent en lvation et en azimut. Par consquent, les faisceaux ponctuels de ces radars de radiolocalisation passent, en principe, une grande partie du temps explorer des rgions situes au-dessus de lhorizon, dans lesquelles ils ne peuvent pas tre coupls efficacement aux radars de radionavigation bass au

40、sol ou, dans le cas de radars aroports, coupls des angles de dpression variables, de sorte quils illuminent tel ou tel radar de navigation au sol ou aroport uniquement occasionnellement. Les radars de radiolocalisation les plus puissants sont les radars au sol pour lesquels les zros de rayonnement s

41、e produisent au niveau de lhorizon, de sorte que le couplage avec les radars de radionavigation au sol est mdiocre. En outre, les radars de radiolocalisation ont souvent une fonction dorientation lectronique des faisceaux et ils effectuent des balayages dlibrment pseudoalatoires ou quasi alatoires c

42、ar ils sadaptent lenvironnement prvu. En pareils cas, le lobe principal du radar de radiolocalisation ne revient dans laxe du radar de navigation qu intervalles irrguliers et non pas priodiquement. Il est donc peu probable que les radars de radionavigation cibles discrtes prennent un brouillage rada

43、r faisceau principal-faisceau principal pour une cible valable. Quoi quil en soit, en raison de ltroitesse des faisceaux principaux de tous les radars, la fraction de temps pendant laquelle les faisceaux principaux se trouvent dans le mme axe est extrmement rduite. Par consquent, les situations qui

44、peuvent normalement poser des problmes sont les suivantes: couplage entre les lobes latraux dun radar de radiolocalisation et les lobes latraux dun radar de radionavigation; couplage entre le faisceau principal dun radar de radiolocalisation et les lobes latraux dun radar de radionavigation; et coup

45、lage entre les lobes latraux dun radar de radiolocalisation et le faisceau principal dun radar de radionavigation. 4.1.1 Couplage entre lobes latraux Dans la trs grande majorit des cas, les gains des lobes latraux, pour les radars de radiolocalisation comme pour les radars de radionavigation, sont i

46、nfrieurs dau moins 30 dB aux gains du faisceau principal. En fait, les niveaux mdians des lobes latraux de ce type dantennes gain lev sont proches gnralement de 10 dBi de sorte que les facteurs mdians de suppression des lobes latraux sont gnralement denviron 40 dB. Les radars de navigation maritime

47、fonctionnant autour de 10 GHz utilisent normalement des antennes rseau guide dondes fentes. Ils ont par consquent une assez bonne suppression des lobes latraux. En outre, ils utilisent des faisceaux relativement troits dans le plan azimutal. La Fig. 1 illustre un exemple de diagramme dantenne dans l

48、e plan azimutal mesur sur un radar de radionavigation maritime disponible sur le march et fonctionnant dans la bande 9,3-9,5 GHz. Comme le montre la figure, la suppression du lobe latral dans lequel le gain est le plus lev est denviron 25 dB et le niveau mdian des lobes latraux est dau moins 47 dB infrieur au gain du faisceau principal. Rap. UIT-R M.2076 5 FIGURE 1 Diagramme d