LES LIDARS.RADARS

Synthèses bibliographiques des doctorants de seconde année
Nouyn,q.ux coNcnprs DE r,Ib,tn A DETECTToN DTRECTE ET
MODT]LATION D,INTENSITE HAUTE F'REQUENCE :
LES LIDARS.RADARS
G. Pillet, L. Morvan, D. Dolfi, J.-P. Huignard,E.Rosencher*
THALES Research and Technology
RD 128
91,767 Palaiseau CEDEX
Tél : +33 (0)l 69 41 55 I I
[email protected]
Le lidar-radar, à l'instar du radarl, du lidar2 et du sonar3 est un système de détection à
A contrario d'un système d'imagerie, il ne permet pas de connaître précisément
la répartition transverse d'une cible mais a pour objectif de mesurer d'autres paramètres tels
que la forme longitudinale (le profil) et la vitesse à longue portée.
distance actif.
Bien que tous les systèmes de détection actifs ont des principes de fonctionnement
similaires, ils peuvent présenter des performances très différentes du fait de la nature de
l'onde (électromagnétique ou acoustique) et de la longueur d'onde utilisée : les radars
émettent des ondes radiofréquences (centimétriques) tandis que les lidars émettent des ondes
optiques (micrométriques). Le lidar-radar utilise quant à
modulation d'intensité radiofréquence.
lui une onde optique avec
une
Le lidar-radar a été initialement proposé pour la mesure de la vitesse du vent [1]. De
nombreuses autres applications possibles ont été démontrées comme la cartographie sousmarine à haute résolution l2l,la détection sous-marine [3] ou l'imagerie médicale [4]. L'axe
de développement de cette étude bibliographique portera sur une application du lidar-radar
peu étudiée jusqu'à lors : la détection et la caractérisation de cibles solides aéroportées
(comme des avions par exemple).
L'objet de cette synthèse bibliographique est de comparer les performances accessibles des
différents types de système de détection électromagnétique actif pour la détection et la
caractérisation de cibles solides aéroportées. Elle est structurée en trois parties :
-
'
t
Dans la première partie, nous présenterons une synthèse des principes généraux des systèmes
de détection communs aux références [5], [6] et [7] pour introduire les deux paramètres qui
nous serviront de référence : la signature Doppler et le profil spatial. Ces deux paramètres
permettent de distinguer des cibles multiples ainsi que de les identifier.
Dans la seconde partie, consacrée à la référence [8] , nous présenterons l'état de l'art des
systèmes radar à haute résolution car les principes mis en jeu sont semblables à ceux utilisés
en lidar-radar.
la troisième partie, nous réaliserons une analyse comparative des différentes
technologies existantes de radar et de lidar pour préciser les contextes d'utilisation possible
d'un lidar-radar.
Dans
Emmanuel Rosencher : ONERA -BP 72 - 29 avenue de la Division Leclerc - 92322 - Châtillon CEDEX
RAdio Detection And Ranging
Detection And Ranging
't-tght
3
Sound Navigation And Ranging
Bulletin POLOQ 2007-2
ts3/177
Synthèses bibliographiques des docûorants de seconde année
1
DUTTNITION DES PARAMETRES <( HAUTE RESOLUTION »}
Les principes généraux des systèmes de détection à distance sont communs et bien connus.
On les retrouve dans tous les manuels consacrés au sujet t5]t6]t71. Afin de disposer de tous
les outils nécessaires à l'étude comparée des différents dispositifs èxistants (dans la partie 3),
nous les avons spthétisés dans cette partie.
1.1
Pnnqcpp cENERAL
Le schéma des systèmes de détection électromagnétique actifs est le suivant: on dispose
d'un émetteur pointé vers une cible distante, d'un récepteur (généralement au même endroit
que l'émetteur) pennettant de capter I'onde rétrodiffrrsée par la cible et d'une chaîne de
traitement du signal (voir la figure l).
*
B(t)
. Détection
. Estimation : distancq
rrffesse,..,
Figure 1 : Shéma de principe d'un système de détection électromagnétique actif
Si la cible est suffisamment éloignée de l'émetteur et si on néglige les turbulences
atmosphériques, on peut considérer que la cible est uniformément éclairée par une onde
incidente d'amplitude A(t) et qu'il en est de même pour le récepteur (réception monomode)
qui reçoit B(t).De plus, nous considérons des cibles « surfaciques » dans le volume desquelles
les ondes électromagnétiques ne se propagent pas. IÆ signal rétrodiffirsé B(t) rcçu est la
tuansformation de A(t) paf, un filtre linéaire réel causal quelconque :
B(t)
* !r(,,, :)r(, - 7)-
où c est la célérité de la lumière et F(z,t) est le profil spatial « au sens large » de la cible, c,està-dire la densité de surface rétrodiffrrsante apparente (homogène à une longueur) en fonction
de la distance au capteur. Notons que tout l'intérêt du syitème est d,étidier B(t) afin de
caractériser la fonction F(z,t) (lasource d'information). Des hypothèses sont nécessaires car
la
fonction d'analysel n'est fonction que d'une seule variable contre deux pour la fonction F.
1.2 snælrncanoN DU pRoBLEME - pRoFrL spATrAL ET sTGNATURB DoppreR
Voici la première hypothèse couramment admises pour l'étude du profil spatial (( au
F':
large »
-
sens
Première hypothèse: nous considérons que le diagramme de rayonnement de la cible éclairée
par I'onde électromagrrétique est constitué de « points brillants », c'est à dire que F
n'est pas
une fonction continue mais plutôt une soilrme finie de pics de
F(z,t)= r, (r)aQ _ ,,0)
I
_
Oirac4
:
j<n
a
On note âla fonction de Dirac en zéro. Cette hypothèse se comprend aisément si l,on considère que la
cible
n'est pas diffirsante mais spéculaire par parties,
qu" ,"ui", les surfaces orientées perpendiculairement
"'".t-à-dir"
au plan d'incidence rayonnent un signal en direction
du détecteur. Cette hypothèse est certainement un peu
réductrice pour les fréquences optiques.
Bulletin POLOQ 2007-2
t54lt77
T
Synthèses bibliographiques des doctorants de seconde année
Pour l'étude des distances et des vitesses des points brillants, nous faisons deux hlpothèses
supplémentaires :
-
Deucième hypothèse: nous considérons de plus que chaque point brillant a une vitesse
uniforme pendant la durée de la mesure : z j(() = z jo + ÿ jot
-
Troisième hypolhèse: nous considérons enfin que I'intensité rétrodiffusée par chaque point
brillant ne varie pas pendant la durée de la mesure , Fr(()= Fp
Sous ces hypothèses, l'expression mathématique du signal rétrodiffrrsé par la cible se
simplifie et on obtient :
BQ)*I4.,e(r
jsn
(1)
-zv,of c).t-2z,of c)
La distance est donc un effet retardant tandis que la vitesse est un effet de dilatation (ou de
compression) temporelle. Dans cette synthèse bibliographique, nous n'étudierons pas les
méthodes possibles pour déterminer les triplets ( Fio , zio, vlo ) qui nécessitent des hypothèses
supplémentaires. Nous n'étudierons que le profil spatial de la cible c'est-à-dire les oouples
(Fio, zio ) et sa signature Doppler c'est-à-dire les couples (Fio,vio).
Pour la suite de la synthèse bibliographique, il est utile d'exprimer la transformée de
Fouriers du signal reçu en fonction de celle du signal émis. En considérant que les vitesses v;o
sont très inferieures à la vitesse de la lumière c, on obtient :
E
(a)
* Z p,,Z(r,rtr + zu,o f
")). "a?
j<n
(2)
2 Er T DE ÿART DES SYSTEMES RADARS A HAUTE RESOLUTION
Le radar a connu un extraordinaire développement depuis la seconde gueffe mondiale. De
ce fait, il existe une très grande variété de systèmes. Comme nous I'avons souligné en
introduction, nous ne nous intéressons qu'aux systèmes à haute résolution. La réference [8] est
un livre exhaustif sur le sujet :
t8] D.R. Wehner, High-Resolution Radar 2"d edition,Artech House, 1994
Le but de cette partie est de montrer les méthodes usuelles pour la détermination de la
signature Doppler, du profil spatial et du profil spatial « synthétique ».
2.I
DBTecnoN CoHERENTEETINCoHERENTE.
La référence [8] distingue deux ÿpes de détection, la détection cohérente et la détection
incohérente. En effet, sous I'hypothèse des enveloppes lentement variables, les champs
électriques contiennent deux informations : une phase ç et we intensité L Les systèmes
cohérents reposent sur l'étude de la phase tandis que les systèmes incohérents reposent sur
l'étude de l'amplitude. La détection des systèmes incohérents est une simple mesure de
puissance instantanée et donne directement Is(t). La détection des systèmes cohérents fait
intervenir le mélange du signal rcp B(t) avec le signal émis A(t) à l'aide de mélangeurs
électroniques. On obtient alors un signal proportionn el à exp(t(çn - A)).
5
On note
;f la transformée
de Fourier de
Bulletin POLOQ 2007-2
f
par rapport au temps
l,
avec û)la variable fréquentielle associée.
t55lt77
Synthèses bibliographiques des doctorants de seconde année
Les deux études de signature Doppler et de profil spatial font intervenir des analyses
spectrales, c'est pourquoi les systèmes à haute résolution font toujours intervenir une
numérisation du signal reçu dans le but de réaliser des transformées de Fourier disuète.
2.2
DSTERMINaTIoN DE LA SIGNATURE DoPPLER
Pour l'étude de la signafure Doppler, le signal envoyé est classiquement une onde
monochromatique (de pulsation ûh: 2nf6) et la détection est cohérente. La transformée de
Fourier du signal envoyé est donc une fonction de Dirac à la pulsation oh. En reprenant les
hypothèses de la première partie et l'équation (2), on obtient le spectre du signal reçu (après le
mélange de la détection cohérente) :
E(a)
*|r,,a(,-
r,Qu,o
j<n
I")).r'1"'
Le spectre du signal reçu est donc une somme de fonctions de Dirac. Chacune de
ces
fonctions étant associé à la vitesse et à l'amplitude recherchée. Néanmoins, la résolution en
â, est limitée du fait de l'utilisation d'une FFT sur un temps d'acquisition fini 7:
vitesse
^c
ù=w
Pour augmenter la résolution on a deux possibilités : augmenter la fréquence du radar ou
augmenter la durée d'acquisition. Remarquons tout de même qu'il ne faut pas que la vitesse
de la cible varie plus que la résolution pendant le temps d'acquisition. Ceci donne une limite
de résolution imposée par I'accélération maximale a. de la cible. De plus, du fait de la
numérisation à la fréqueîcef1, il existe une ambiguiTé Âv en vitesse donné par le théorème de
repliement spectral de Shannon. Cette ambiguïté doit êhe supérieure à la vitesse maximale
v^* de la cible.
On a donc
:
ôv
<T .o^o
a &-o
=
, aÿ="* et .furTu**
W
En conclusion, pour une catégorie de cible (v^* et a^o, données), la résolution maximale
tt^* est fixée par la fréquence du radar. Elle est associée à une fréquence d'échantillonnagefB
et à un temps d'acquisition 7.
2.3
DsrERr\,flr.IarloN cLASSIQUE DU pRoFIL SpATIAL
L'étude classique du profil spatial utilise une détection incohérente en envoyant des
impulsions créneaux de durée c àla fréquence de répétitionf,"r. C'est en fait une mesure de
distance par temps de vol. Dans cette mesure, on considère la vitesse de la cible comme nulle.
Dans ce cas simple, aucune analyse fréquentielle n'est pas nécessaire et les résultats suivants
se comprennent intuitivement à partir de l'équation (1). Sous ces hypothèses, le signal reçu
est :
Bb)*ZF,,AQ -zr,o f ,)
j3n
La résolution & obtenue est la taille de l'impulsion cî.La fréquence d'échantillonnagefB
doit être adaptée à l'impulsion émise :fB>l/2r.
De même que pour l'étude de la vitesse,
fréquence de répétition des impulsions : Lz = cf
Bulletin POLOQ 2007-2
il
existe une ambiguilé distance Az ùæ à la
Zf*o
.
t56lt77
{
Synthèses bibliographiques des docûorants de seconde année
Le temps d'analyse T" doit être supérieur au temps d'aller-retour
d,une impulsion pour la
portée zr*du système i T,
=22*f c.
2.4
DBTemanTIaTIoN DU PRoFIL SPATIAL PAR RESoLUTIoN sYNTÏIETÏQUE
En plus du traitement présenté au paragraphe précédent, le radar permet
de faire un
traitement cohérent du signal reçu. Il émet des tàins àe È impuision,
,u. pà.t"rse, la pulsation
de Ia porteuse évoluant linéairement d'impulsion à impulsi in de
at a
âar Dans
un premier temps, l'enveloppe des impulsions est traitéi comme
dans le pà"*"pfr" ,récédent.
Si après cette opération on détermine que le profil de la cible a une
dimension inferieure à la
résolution À2, on éfudi9 la phase de la porteuse des impulsions
avec une détection cohérente
pour augmenter la résolution. D'après l'équation (2), on obtient
l'expression du signal reçu,
pour I'impulsion de pulsation al (après le mélange de Ia détection
axp*p*i.
cohÈrente)
E,*
:
.ra?
14,
j3n
La suite des E, correspond à Ia transformée de Fourier discrète du profil
spatial.
Comme pour le cas de la signature Doppler, à cette transformée de
Fourier discrète sont
&" et une ambiguité Àzr. Du fait de la taille zdes impulsions, Ia
resolution fréquentielle de la porteuse est limitée par l/2c Il est donc
inutile de chàisir un pas
associées une résolution
de ûéquence inftrieur à cette résolution. De plus, il est nécessaire d,avoir
une ambiguîîé
on trouve :
supérieure à la résolution donnée par les impulsions.
Lr" =
,
"?o(ùîT
L.
6@<2fi
et ù"=C- 2n
@"-@t
Pour conclure, nous avons résolu les fréquences basses (de 0 à
I'enveloppe des impulsions et les fréquences hautes (de qà ag;
l/2c)
duprofil spatial avec
avec la phase de la porteuse.
Nous avons présenté les formes d'onde couramment utilisées pour
l,étude du profil spatial
et de la signafure Doppler pour les radars à haute résolution. Nous
allons maintenant utiliser
ces concepts pour déterminer les résolutions accessibles
aux radars ainsi qu,aux lidars.
3
AxtysB
coMpARATrvE
L'objet de cette partie est de comparer les différentes solutions existantes
pour la détection
-électromagnétique active à haute résôlution. Pour la comparaison
nous choisissons une vitesse
maximale
de 1000 m.s-r et une accélération maximale
àt aaequut
pour la majorité des cibles aéroportées.
"-* ai
v.
3.1
i i.JÜil
LSRAneRAHAUTEREsoLUTToN
L1référence [8] nou§ pennet de déterminer les performances accessibles
aux radars à haute
résolution' Typiquement, le_s radars aéroportés peuvent atteindre
des portées supérilures à g0
km' Leur fréquence peut aller jusqu'à tO crrr. Ils peuvent émettre
des impulsions de I ps
qoy le9 études profîlométriques. IIs peuvent balayer la fréquence porteuse sur 250 MrIz.
Enfin, la taille des antennes excède rarement le mètre oè aiamitre.
o,apres h partie
précédente on trouve :
'
'
'
-
Laprécision vitesse est 0,55 m.s't pour un temps d,acquisition de 2g
ms.
La fréquence d'échantillonnage est donnée parla duréà des impulsions
: 500 kHz.
La précision en profilométrie simple est 300 m et la précision synthétique
est 1,2 m.
La sélectivité angulaire est 30 mrad.
Bulletin POLOQ 2007-2
157fi77
.t
année
des doctorants de seconde
Synthèses bibliographiques
Les radars sont
((
de leur
et en sélectivité angulaire à cause
bloqués » en préci§ion vitesse
est due
c'est-à-dire en résJution distance'
,n
b*d.,;.;r.
sont
fréqu"r... r"uiiiüîütio,
t"io", les traitements numériques
leur
de
peut
,ei..tiuite
grande
on
à la trop
urrr" nequence'-Pour palier ces limitations
a "",JrT".*Ë"i
facilement reatsabtei "rr-irr-**
et utiliser un lidar'
augmenter la AequenleâtÀtnugnétique
basse
3.2 LELIDARC0HERENT
,
longueur d'onde
est consacree aux lidars. La
bibliogranhique
synthèse
la
de
composants
Toute la suite
ocutair", la disponib*ité des
sélectivité
L-aest
utilisée
fbrêtr;-il transmission ut*àrpnerique'
est
i;ï-'r*ir"'d,un"
fréquence
(la
fibrés,
télécom
grand" que-celle des radars
beaucow
ftus
une
dispositifs.est
angulaire de ces
àe 10 cm de diamètre' on obtient
noluiuï.i;tli"
Typiquem.n,
grande).
plus
beaucoup
rJf..ti"iie *guiaire de 15 Prad'
généraleiJ,i,"îi"*ilüË';ilrite
o
Cepremierparagrap|re11yles]lq*,concerneleslidarscohérents.Notrearticlede
:
la référence [9]
référence sur le sujet est
optics' 3s 37 16' 2a00
t9]C.J.Karlsson,All!ïbermultifunctioncontinuous-wave-coherentlaserradaratl,55pm
'
wind *;;;;;;;;;'' Àppüed
speed,
range,
for
La détection cohérente
'nd
cohérent.
";;;;i;;'
radar
que
mêmes principes
-le
et le signal incident'
Le lidar cohérent utilise les
*eiu"g, ne,êr"'iv* t'itit r" sirya!iàtoaim"e
en optique est réalisél
Pour un lidar
'
'
p*
cohéàiËt;il' Ë'h'orie du paragraphe
2'2 donne
:
0'2 ms'
1
pour un temps d'acquisition de
GHz
Laprécision vitesse est 4 mm's
par tavitàsse mærimale :2'7
Laaeq""""" A;!tr'*titto*ug' "ttâo;ee
ils emploient une
Danscetartiole,laméthodeutiliséepourflire.desmesuresdedistanceestlégèrement
le laser.est continu' En fait
précédemmrr,
*[o*
modulation
différente des cas traités
synthétique: ils utilisent une
a"
;;"i;'i!tfr"at
proportionnelle
continue
version
'â'"1ïiionup'C' Oe*oàulation est alors
fréquen""ïù"nu'
triangulaire de ftéquence. La
a tu
iittuntt
de la cibleo'
: la précision
Cependant,lesprécisiols.obfnue;,sontinférieuresauxprévisions.Eneffet,unproblème
temporeile de la source laser
cohérence
la
est
cohérents
récurrent pour les iidars
cet artiole' La résolution en
a., i"*.tiiise : roo u*rz dans
spectrale
largeur
la
par
est 6 m'
est limitée
résolution en distance obtenue
,n''îîu
O,f
irnalement
est
vitesse obtenue
'*ifit"t
(dans des conditions de bonne
iordre à" o*1q*: kilomètres
Enfin, la porrée ;fr;"Ë;;a de
et de faible turbulence)'
transmission utrno'pt'etique
cohérent sont très complexes
élecffoniques associés au lidar
Pour conclure, les traitements
hauteur des fréquences
obtenues ne sont pas à la
et
(haute fréqu"rrr"i.tB."riË'Ëffiion.
des sources adaptées (compactes
trop
u
ae
*
jeu
ne
ao'iuit
optique
mises en
i'analyse cohérente de la phase
;"r"
on se
pourquoi
puissantes). D,
c'est
aéroportées'
moyen
meilleur
le
être
pas
semble
incohérents'
aii-æ nàtotellement vers des lidars
;# ;; ;;
'''ortT}l,iffi,
télémètre est
d,impulsion,
#;ï;"*;i*-t
ae*ï#*ts,
;i#";i;"'dt;iÜitt
Le principe du
télémètre (lidar incohérent)'
un
utitiser
peut
on
cohérent,
de vol à l'aide
oiùit p* temps
le suivant, on ,,,,"i, ie profrf d'une.
(paragaphe 2'3)'Les
, de la mêm. ;;ièJ-qr. r. radar inco'hérent
"àort
T."-t-î::Ï*itr"firluï:Ïffi:J
cetre forme d'onde germet T"
De manière plus remarquable,
apres
la fréquence de battement obtenue
*o"lÉent
Lorsque la cible
fréquence'
de
différence
la
de
"n
""
modulation a" aequ"'""'ïn;iltt1;"iËse
6
$:
l1J:t:Ï;
r58l177
BulletinPOLOQ 2007'2
s
Synthèses bibliographiques des doctorants de seconde année
travaux de recherche en télémétrie sont peu prolifiques. Seuls les travaux sur les sources laser
sont réalisés. Coest pourquoi, notre réfërence est la fiche de spécification d'un des lasers les
plus performants (efficacité et compacité) pour les applications télémétriques
*\
:
[0] Keopsys,
2006 \
125 1tJ avec une \
Eye-safe OEM Pulsedfibre laserfor lidar applicatlozs, KPS-OEM-PFL,
Le laser considéré émet des impulsions de durée 400 ps, d'énergie
:
---)
fréquence de répétition pouvant aller jusqu'à 10 MHz7. D'après le paragraphe2.3, ontrouve
-
Lafréquence d'échantillonnage est donnée par les impulsions :2,5
GHz.
Laprécision distance est 12 cm.
Une mesure de la signafure Doppler n'est pas possible avec oe type de lidar. On peut
seulement réaliser une mesure de vitesse moyenne par dérivation de la distance moyenne. Du
fait de l'accélération de la cible, la résolution en vitesse est 15 m.s-I. Enfin, un bilan
énergétique conduit à envisager des portées supérieures à 30 l«n (dans des conditions de
bonne transmission atmosphérique et de faible turbulence) avec ce ÿpe de dispositif. On
poura se reporter à la référence I l] pour plus de précisions.
En conclusion, le télémètre, c'est-à-dire le lidar incohérent à impulsions courtes, ne semble
pas adapté àla caractérisation de cibles aéroportées. Dans la suite, nous présentons un autre
tlpe de lidar cohérent qui nous intéresse particulièrement : le lidar-radar.
3.4
Lplpan-RaoeR
Comme énoncé en introduction, le lidar-radar est rarement envisagé pour la détection de
cibles aéroportées. Néanmoins, ce sujet a déjà été l'objet d'un travail de thèse à Thales
Research and Technology qui a donné lieu aux publications suivantes :
U U L. Morvan, Lidar-radar bifréquence à préamplification optique, manuscrit de thèse pour
l'obtention du grade de docteur de l'université Paris Sud, 2006
UZI L. Morvan et al., Building blocks for a two-frequency laser
study, Applied Optics, 41, 57 02-57 12, 2002
lidar-radar:
a
preliminary
Le lidar-radar est un lidar incohérent dont la porteuse optique est modulée en intensité par
un signal radar. On peut appliquer les mêmes traitements (même cohérents) que ceux des
radars en considérant I'intensité optique et la phase de sa modulation.
Dans les réferences I l] et [2], il est montré que l'utilisation d'un laser bifréquence
[3] est avantageux car c'est un laser qui émet spontanément une modulation
d'intensité dont la profondeur peut atteindre 100 ÿo. La référence ll2l traite d'un laser
bifréquence impulsionnel accordable émettant une forme d'onde adaptée à l'analyse de profil
par résolution synthétique. Les portées envisagées avec une photodiode à avalanche ou une
préamplification optique sont supérieures à 28 km (dans des conditions de bonne transmission
atmosphérique et de faible turbulence).
skbilisé
Les formes d'onde ainsi que les traitements envisagés sont exactement les mêmes que ceux
des radars (partie 2). Les performances obtenues se déduisent donc de la même manière. A
I'heure actuelle, les fréquences des lasers bifréquences varient de 0 à 20 GHz et la durée des
impulsions est de l'ordre de 100 ns pour les versions impulsionnelles. Les disponibilités en
composants électroniques actuels permettent largement d'envisager des balayage en fréquence
de l0 GtIz. Nous obtenons donc :
-
Laprécision vitesse est 0,4 m.s't pour un temps d'acquisition de 20 ms.
7
Nous pouvons remarquer que la fréquence de répétition de l0 MHz n'est pas compatible avec des longues
portées en tetme d'ambigulté en distance. On peut néanmoins envisager une légère apériodicité des impulsions
pour lever cette ambigulté.
Bulletin POLOQ 2007-2
t59lt77
\
I
Synthèses bibliographiques des doctorants de seconde année
-
Lafréquenoe d'échantillonnage est donnée par la durée des impulsions : 5 MHz.
Laprécision en profilométrie simple est 30 m et la précision synthétique est 3 cm.
Lasélectivité angulaire est 15 prad.
En conolusion, le lidar-radar ofhe des perfonnances supérieures à celles acoessibles à un
radar à haute résolution dans tous les domaines à I'exception de la portée. Il faut de plus noter
que ces performances ne sont pas encore arrivées à mafurité.
4
Coxcr,usrox
Nous avons présenté les paramètres pertinents de la détection à distance à haute résolution
(signature Dopller, profil spatial) ainsi que les méthodes couramment utilisées pour les
àetirminer. Nous avons ensuite comparé les performances des systèmes de détection
existants, le radar, le lidar cohérent, le télémètre et le lidar-radar. Nous avons montré que le
lidar-radar semble être un bon candidat pour l'étude de cibles aéroportées.
En effe! le lidar-radar offre les meilleures performances en terme de précision de mesure
de signature Doppler et de profil spatial sans pour autant néoessiter de traitement élechonique
.o*p6*r. Du fait de sa portée limitée et de sa très grande séleotivité angulaire, il est surtout
utile en complément d'un radar pour améliorer l'éfude et l'identification de cibles aéroportées.
Dans cette synthèse bibliogfaphique, nous n'avons pas présenté les autres différences entre
les ondes radiôfréquences et les ondes optiques en terme de propagation atmosphérique, de
réflectivité de cible, de discrétion, de robustesse au brouillage... Ces différences peuvent
encore améliorer la complémentarité entre les systèmes radars et des systèmes optiques.
Compte tenu des grandes bandes passantes envisagées ainsi que du caractère optique du lidarradar, il sera néceisaire de développer un nouveau formalisme de description du signal dans
lequel l'aspect diffus des cibles sera pris en compte.
5
RÉrÉnmtcns
tU W.L. Eberhard et al., Dual-frequency DopplerJidar method of wind
measurement,
Applied optics 19,2967'6976, 1980
lzt L. J. Mullen et al., Ocean LIDAR technologt and applications, Mictowave and
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and techniques, 43, 237 0-2377, 1995
t4] P. R. Herczfeld et al., Chirped lidar-radar for medical diagnotics, Asia Pacific Microwave
conference 2000, 552-5 57, 2000
2002
[5] F. le Chevalier, Principles of Radar and Sonar signal processing, Artech House,
[6] J. Darric au, Plrysique et théorie du radar 3è'" édition, Sodipe, 1994
t7] M. Skolnik, Radar Handbook 2ù edition,Mac Graw Hill NY, 1990
tSl D. R. Wehner, High-Resolution Radar P edition,Artech House, 1994
t9] C. J. Karlsson, Allfiber multifunction continuous-woÿe coherent laser rodar at 1.55 pm
for range, speed, vibration, andwind measurements, Applied optics, 39,3716,2000
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