Présentation des radars Air-Sol et Air-Air


Les différents radars aériens

Présentation des différents radars aériens Air-Sol et Air-Air pour détecter des objets et aéronefs volants

Exigences communes aux radars aéroportés - Les radars aéroportés modernes sont pour la plupart des radars multimodes.

Les capteurs sans imagerie prennent des mesures dans une dimension linéaire (comme la distance au sol), par opposition à la représentation bidimensionnelle des capteurs d'imagerie : Side Looking Airborne Radars (SLAR) ou Synthetic Aperture Radars (SAR).

Les antennes radar des avions (radars que l'on peut retrouver dans des jeux comme Falcon 4.0) sont généralement montées sur la face inférieure de la plate-forme de façon à diriger leur faisceau latéralement par rapport à l'avion dans une direction qui correspond à la trajectoire de vol. Pour les aéronefs, ce mode de fonctionnement est implicite dans l'acronyme SLAR, pour Side Looking Airborne Radar. Un système SLAR à ouverture réelle fonctionne avec une antenne longue, généralement de forme cylindrique. Ce type de radar produit un faisceau d'impulsions non cohérentes et utilise sa longueur pour obtenir la résolution désirée (par rapport à la largeur du faisceau angulaire) dans la direction azimutale (ligne de vol). A tout moment, le faisceau transmis se propage vers l'extérieur à l'intérieur d'un plan en éventail, perpendiculaire à la ligne de vol.


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Un deuxième type de système, le radar à synthèse d'ouverture (SAR), est exclusif aux plates-formes mobiles, comme les aéronefs et les satellites. Une caractéristique importante d'une image SAR est sa résolution, qui est définie en termes de distance minimale à laquelle deux diffuseurs étroitement espacés de force égale peuvent être résolus. Le SAR et les radars conventionnels permettent d'obtenir une résolution de distance oblique de la même manière en utilisant la technique de télémétrie par impulsions. Il utilise une antenne de dimensions physiques beaucoup plus petites, qui envoie ses impulsions depuis différentes positions au fur et à mesure que la plate-forme avance, simulant une ouverture réelle en intégrant les échos d'impulsions dans un signal composite.

Grâce à un traitement approprié, il est possible de simuler des longueurs d'antenne effectives allant jusqu'à 100 m ou plus. Ce système dépend de l'effet Doppler (décalage de fréquence apparent dû à la vitesse de la cible ou du véhicule radar) pour déterminer la résolution azimutale. Comme les impulsions cohérentes transmises par la source radar se réfléchissent du sol à la plate-forme en marche (avion ou engin spatial), la cible agit comme si elle était en mouvement (relatif) apparent. Ce mouvement se traduit par un changement de fréquence, ce qui entraîne des variations de phase et d'amplitude des impulsions retournées. Le radar enregistre ces données pour traitement ultérieur par des méthodes de corrélation numérique. Le système analyse les impulsions modérées et les recombine pour synthétiser des signaux équivalents à ceux d'un système à faisceau étroit et à ouverture réelle.

Le radar fonctionne en plusieurs modes en utilisant différentes fréquences de répétition d'impulsions (basse, moyenne et haute) et différentes formes d'ondes.


Détection et Tracking

Ce mode est spécifiquement conçu pour la détection et le suivi de cibles ponctuelles (comme les avions). La plupart du temps, ce mode est implémenté dans un radar de nez. Celui-ci doit être adapté à un fonctionnement multi-mode. Le radar utilise un mode de recherche générale avec des faisceaux pivotants rapides. En succession rapide, il utilise aussi alternativement un mode de suivi spécial. En mode recherche, le réseau d'antennes se déplace sur la zone à rechercher. Il est possible d'y renoncer temporairement, même pour une mesure d'angle d'élévation ou d'angle de relèvement. Le réseau phasé forme un faisceau de type éventail orienté horizontalement vers le haut et vers le bas.

En mode poursuite, il transmet un faisceau très étroit ("Pencil Beam") exactement dans la direction de la cible désirée. Le radar transmet un certain nombre d'impulsions vers la cible pour augmenter la probabilité de détection (voir intégration d'impulsions). Ce mode est aussi appelé "rack while scan" (TWS). En fonction de la puissance de traitement du processeur de signaux radar, il est possible de suivre jusqu'à 30 cibles dans la zone de détection. En revanche, dans le mode "Single Target Track" (STT) dirige toute l'énergie de transmission et la puissance de traitement sur une seule cible. Cela augmente la portée maximale et la probabilité de détection et permet une identification plus précise de la cible par le processeur de signaux radar.

La forme d'onde de l'émetteur et la durée de la période d'impulsion sont chaque fois adaptées à la limite énergétique de la portée maximale en fonction de l'équation de portée radar et du budget temps du radar. L'objectif est la reconnaissance de l'espace le plus grand possible, ainsi que des résultats de mesure non ambigus selon les conditions du spectre Doppler. Cela signifie que la fréquence de répétition des impulsions peut varier pendant la poursuite de la cible. Soit d'utiliser une fréquence de répétition d'impulsions basse pour obtenir une portée maximale aussi grande que possible sans ambiguïté (mode " Range while Search "). Une mesure de vitesse est omise ici. Ou d'utiliser une fréquence de répétition d'impulsions élevée pour obtenir une mesure de vitesse aussi grande que possible sans ambiguïté ("Velocity Search"), en renonçant à la mesure de la plage désormais ambiguë.


Évaluation du raid

Exemple d'un radar Doppler
Exemple d'un radar Doppler

Une autre caractéristique radar importante, qui est exploitée par une cible désignée, est le "Raid Assessment" (c'est-à-dire l'évaluation si le signal reçu pendant le temps sur la cible est pertinent pour une ou plusieurs cibles). Cette fonction est réalisée en éclairant la cible avec une forme d'onde à large bande et en essayant de régler le faisceau cible à portée. Cette fonction est mieux exploitée lorsque la cible est sous la trajectoire (dans "Single Target Track") puisque le temps de séjour prolongé permet une intégration d'impulsions des retours des diffuseurs individuels.

Ainsi, lorsque le spectre du signal d'écho est modifié et que l'on soupçonne qu'un deuxième objet réfléchissant (ou directement détecté) peut être attendu avec le lancement d'un missile.

La discrimination entre les cibles à voilure fixe et les cibles à voilure tournante se fait en analysant le spectre Doppler des échos reçus qui, dans le cas des cibles à voilure tournante, présentent des caractéristiques particulières en fonction du nombre de rotors, du nombre de pales et de leur vitesse de rotation. Le spectre cible des avions à voilure fixe est beaucoup plus étroit et peut présenter des courbes particulières (appelées lignes JEM) liées au nombre d'aubes de turbine et à leur vitesse. Ces particularités du spectre cible peuvent être exploitées non seulement pour discriminer simplement entre les deux classes de cibles ci-dessus, mais aussi pour classer et identifier un type particulier d'aéronef.

En fonction de l'angle d'aspect et en suivant les différentes vitesses radiales, chaque aube de compresseur dans le moteur à réaction provoque une fréquence Doppler différente. Son amplitude est très faible, surtout en raison de la petite taille de ces objets réfléchissants. Le processus est donc aussi appelé effet "micro-Doppler" (m-D). Dans le spectre, ces fréquences m-D peuvent apparaître comme de petites lignes supplémentaires à gauche et à droite de la fréquence Doppler principale (causées par la vitesse radiale de tout l'objet volant). Ces marques de fréquence sont alors appelées lignes JEM ("Jet Engine Modulation").


Portée au sol

La télémétrie au sol est habituellement une technique radar sans imagerie. C'est un mode de fonctionnement qui est nécessaire pour les caractéristiques de vol à basse altitude. Il est également appelé "radar de suivi du terrain" et permet un repli automatique en altitude lorsque des obstacles au sol constituent un risque de collision.

Contrairement à la vision couramment rencontrée qui consiste à ne mesurer ici que la hauteur ou l'altitude, ce radar doit être dirigé vers l'avant pour avoir suffisamment de temps pour éviter une collision. Un simple altimètre n'est pas adapté à cette tâche.


Opérations de cartographie

Dans cette méthode, les réflexions sur le sol sont utilisées dans la somme pour générer une représentation cartographique de l'environnement. Il peut être appliqué aussi bien dans les radars de nez que dans les radars aéroportés à balayage latéral (SLAR). C'est le mode principal de la télédétection de la Terre. Les cibles ressemblant à des points mobiles comme les avions, les voitures, les navires et les chemins de fer sont probablement considérées comme un fouillis, car il se produit une fréquence Doppler supplémentaire par rapport au mouvement de la plate-forme radar. Cela pose souvent des problèmes d'affichage de l'affichage correct de la plage de mesure.


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Vidéo Radar & The Doppler Effect


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* Histoire de la société MicroProse

MicroProse Software Inc. était un éditeur et développeur de jeux vidéo américain fondé par "Wild" Bill Stealey et Sid Meier en 1982. Il a développé et publié de nombreux jeux, dont beaucoup sont considérés comme des classiques et des titres cultes, y compris les séries Civilization et X-COM (Falcon 4.0 ayant connu un certain succès également). La plupart de leurs titres développés en interne étaient des jeux de simulation de véhicules et des jeux de stratégie.


* Présentation du General Dynamics F-16 Fighting Falcon

Le F-16 a été le chasseur le plus réussi de sa génération. Au début de 1997, environ 3600 avions avaient été livrés (il est utilisé par plus de 17 forces aériennes), et on s'attendait à ce que la production dépasse les 4000. Le F-16 a commencé comme un projet de recherche pour un chasseur très léger, optimisé pour le dogfighting. Le projet semblait suffisamment prometteur pour développer un véritable avion de combat.