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FR2758889A1 - LASER PULSE RADAR OPERATING METHOD FOR DETERMINATION OF TARGET DISTANCE AND RADIAL SPEED - Google Patents

LASER PULSE RADAR OPERATING METHOD FOR DETERMINATION OF TARGET DISTANCE AND RADIAL SPEED Download PDF

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FR2758889A1
FR2758889A1 FR9800242A FR9800242A FR2758889A1 FR 2758889 A1 FR2758889 A1 FR 2758889A1 FR 9800242 A FR9800242 A FR 9800242A FR 9800242 A FR9800242 A FR 9800242A FR 2758889 A1 FR2758889 A1 FR 2758889A1
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FR
France
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laser
frequency
pulse radar
operating method
formation
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FR9800242A
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Jurgen Streicher
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50Systems of measurement based on relative movement of target
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
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Abstract

Selon ce procédé réalisé avec une évaluation Doppler dans des intervalles de distance en utilisant un dispositif obtenant, pour chaque intervalle et à partir de signaux Doppler du radar laser présents sous la forme de couples de valeurs amplitude/temps échantillonnés, une fréquence Doppler moyenne f|- formée par la direction du vecteur somme de plusieurs multiplications complexes conjuguées de deux valeurs d'échantillonnage dans le plan complexe (partie réelle, partie imaginaire) la formation de la somme de la fonction d'autocorrélation limitée à un secteur du plan complexe, ce secteur déterminé par une fréquence destination (f0 ) et une largeur de variation ( DELTAf) étant décalé dans la direction 0 deg. pour une prise de décision (la limitation) étant la différentiation déterminant si le vecteur individuel est ou non dans la zone prédéterminée. Application notamment à la détection de petites particules de poussière dans l'atmosphère.par.According to this method carried out with a Doppler evaluation in distance intervals using a device obtaining, for each interval and from Doppler signals of the laser radar present in the form of pairs of sampled amplitude / time values, an average Doppler frequency f | - formed by the direction of the vector sum of several conjugate complex multiplications of two sampling values in the complex plane (real part, imaginary part) the formation of the sum of the autocorrelation function limited to a sector of the complex plane, this sector determined by a destination frequency (f0) and a variation width (DELTAf) being shifted in the direction 0 deg. for decision making (the limitation) being the differentiation determining whether or not the individual vector is within the predetermined area. Application in particular to the detection of small particles of dust in the atmosphere.

Description

PROCEDE DE FONCTIONNEMENT DE RADAR A IMPULSIONS A LASERMETHOD FOR OPERATING LASER PULSED RADAR

POUR LA DETERMINATION DE LA DISTANCE ET DE LA VITESSE  FOR DETERMINING DISTANCE AND SPEED

RADIALE DE CIBLESRADIALE OF TARGETS

L'invention concerne un procédé de fonctionnement de radar à impulsions à laser pour la détermination de la  The invention relates to a method for operating a laser pulse radar for determining the

distance et de la vitesse radiale de cibles, avec une éva-  distance and radial velocity of targets, with a

luation Doppler, exécutée côté réception, dans des inter-  Doppler evaluation, performed on the reception side,

valles de distances moyennant l'utilisation d'un dispositif d'analyse des fréquences, qui pour chaque intervalle de  distances by means of a frequency analysis device, which for each

distances détermine au moyen de l'algorithme d'autocova-  distances determined by means of the autocova-

riance de couples d'impulsions, à partir de quelques signaux Doppler du radar à laser présents sous la forme de  couples of pulses, from some Doppler laser radar signals present in the form of

couples de valeurs amplitude/temps échantillonnés, une fré-  pairs of amplitude / time values sampled, a frequency

quence Doppler moyenne f, qui est formée par la direction  mean Doppler quence f, which is formed by the direction

de la somme vectorielle de plusieurs multiplications com-  of the vector sum of several multiplications com-

plexes conjuguées de deux valeurs d'échantillonnage succes-  conjugate plexes of two successive sampling values

sives respectives dans le plan des nombres complexes, la détermination de la direction étant effectuée au moyen de la formation de l'argument à l'aide de la fonction arctg2, qui par définition présente un point de discontinuité lors  respective directions in the complex number plane, the determination of the direction being performed by means of the formation of the argument using the function arctg2, which by definition has a point of discontinuity when

du passage de n à -n.from the passage of n to -n.

Si on analyse, du point de vue des fréquences et en fonction de la distance, des signaux Doppler d'un radar à impulsions à laser, qui sont présents sous la forme de  If we analyze, from the point of view of frequency and distance, Doppler signals from a laser pulse radar, which are present in the form of

couples de valeurs amplitude/temps échantillonnés, on étu-  pairs of amplitude / time values sampled,

die la fréquence Doppler moyenne de quelques valeurs d'échantillonnage, de façon typique 10 à 20 valeurs  the average Doppler frequency of a few sample values, typically 10 to 20 values

d'échantillonnage, pendant chaque intervalle de distances.  during each distance interval.

Cette fréquence apparaît sur la base du décalage Doppler dans la direction du faisceau laser, qui représente le  This frequency appears on the basis of the Doppler shift in the direction of the laser beam, which represents the

déplacement radial de cibles, notamment de cibles de dis-  radial displacement of targets, particularly targets

persion, comme par exemple de petites particules de pous-  persion, such as small particles of

sière, dans chaque intervalle de distances.  in each distance interval.

Des problèmes se présentant lors de la détermina-  Problems arising in the determination of

tion de la fréquence Doppler apparaissent en raison d'un niveau de bruit élevé et en raison de la grande largeur de bande lors de la mesure. Si l'on doit détecter par exemple des décalages Doppler dans la zone de +26 m/s, il faut que la largeur de bande totale (dite dans la-suite largeur de  Doppler frequency appears due to a high noise level and due to the large bandwidth during the measurement. If, for example, Doppler shifts in the +26 m / s area are to be detected, then the total bandwidth (referred to in the following

bande BW) soit égale à environ 10 MHz. D'une manière géné-  BW band) is equal to about 10 MHz. In a general way

rale on a: BW = 4Vmax/À, À étant la longueur d'onde du rayonnement laser et Vmax la vitesse maximale à mesurer. Le signal utile proprement dit P ne possède cependant qu'une  We have: BW = 4Vmax / À, where A is the wavelength of the laser radiation and Vmax is the maximum speed to be measured. The actual useful signal P, however, has only one

largeur spectrale (désignée dans la bande étroite supplé-  spectral width (referred to in the supplementary narrow band

mentaire BN) d'environ 1 MHz.BN) of about 1 MHz.

Un autre problème lors de la détermination de la  Another problem when determining the

fréquence Doppler se présente en raison de faibles puis-  Doppler frequency occurs because of weak

sances du signal de réception dues aux faibles intensités de rétrodispersion de petites cibles (par exemple de très petites particules de poussière) et en raison d'une grande distance recherchée de mesure, de par exemple quelques kilomètres. Si, comme cela est usuel, on recherche une haute résolution de distance, en raison de cette exigence on obtient, dans de nombreux très petits intervalles de distances, respectivement seulement quelques valeurs d'échantillonnage, ce qui peut conduire également à des problèmes plus importants lors de la détermination d'une  the reception signal due to the small intensities of retrodispersion of small targets (eg very small dust particles) and because of a great measurement distance, for example a few kilometers. If, as is customary, a high resolution of distance is sought, because of this requirement, in many very small intervals of distances, respectively, only a few sampling values are obtained, which can also lead to larger problems. when determining a

fréquence Doppler.Doppler frequency.

Il apparaît un problème supplémentaire lors de la détermination de la fréquence Doppler par le fait qu'une  There is an additional problem when determining the Doppler frequency by the fact that

formation de la valeur moyenne de plusieurs signaux indivi-  formation of the average value of several individual signals

duels est possible uniquement après une estimation préa-  duels is possible only after a preliminary estimate of

lable de la fréquence, c'est-à-dire qu'il faut réaliser ce qu'on appelle une formation incohérente de la moyenne, étant donné que, dans le cas du radar à impulsions à laser,  frequency, that is, what is known as incoherent averaging, since in the case of laser pulse radar,

aucune adaptation de phase n'est possible entre les diffé-  no phase adaptation is possible between the different

rents tirs avec le laser. L'erreur, qui apparaît sous  shots with the laser. The error, which appears under

l'effet de cette estimation préalable nécessaire de la fré-  the effect of this necessary preliminary estimate of the frequency

quence, continue par conséquent à être simplement cumulée par addition. On peut s'attendre à une amélioration de l'estimation de la fréquence uniquement dans le cas d'une  quence, therefore continues to be simply cumulated by addition. An improvement in frequency estimation can be expected only in the case of a

accumulation de "bonnes" fréquences.  accumulation of "good" frequencies.

Par exemple il est connu d'après la demande de brevet allemand 32 36 101 Al de déterminer la vitesse radiale d'une cible dans un appareil radar à impulsions, dans les intervalles de distances à l'aide d'un dispositif qui est sensible à la phase et qui détermine le déphasage vectoriel, qui apparaît sous l'effet du déplacement radial de la cible, entre deux impulsions d'échos successives (couple d'impulsions). Pour l'obtention de la fréquence  For example, it is known from German Patent Application 32 36 101 A1 to determine the radial velocity of a target in a pulse radar apparatus, in the range of distances using a device which is sensitive to the phase and which determines the vector phase shift, which appears under the effect of the radial displacement of the target, between two successive echo pulses (pulse pair). To obtain the frequency

Doppler moyenne, à partir de laquelle on obtient directe-  Mean Doppler, from which we obtain directly

ment l'information concernant la vitesse radiale de la cible détectée dans l'intervalle respectif de distances, on peut utiliser des blocs de filtres ou mieux une évaluation FFT (à transformation de Fourier rapide). Ce procédé connu  For information on the radial velocity of the detected target in the respective range of distances, filter blocks or better FFT (Fast Fourier Transform) evaluation may be used. This known process

présente cependant l'inconvénient d'un rendement relative-  However, it has the disadvantage of a relative

ment mauvais dans le radar à impulsions à laser.  badly in the laser pulse radar.

Un autre procédé connu pour déterminer la fré-  Another known method for determining the frequency

quence Doppler moyenne pendant l'intervalle de distances  average Doppler quence during the range of distances

respectif est ce qu'on appelle l'algorithme d'autocovarian-  respective is what is called the autocovarian-

ce à couples d'impulsions, qui présente un rendement nette-  this with pulse pairs, which has a net return

ment plus élevé que la transformation de Fourier tradition-  higher than the traditional Fourier transformation

nelle. La fréquence Doppler moyenne f est fournie par la direction du vecteur complexe de la fonction  nelle. The average Doppler frequency f is provided by the direction of the complex vector of the function

d'autocorrélation dans le plan des nombres complexes con-  of autocorrelation in the plane of complex numbers con-

fs n-1 formément à f = - arg ( Z xi* xi+1), fs représentant la 2n i=0  fs n-1 formally to f = - arg (Z xi * xi + 1), fs representing the 2n i = 0

fréquence d'échantillonnage, xi+1 une valeur de mesure com-  sampling frequency, xi + 1 a measurement value com-

plexe et x i la valeur de mesure précédente d'un couple d'impulsions sous la forme complexe conjuguée. Le spectre du signal de mesure est également complexe et s'étend de  plex and x i the previous measurement value of a pair of pulses in conjugate complex form. The spectrum of the measurement signal is also complex and ranges from

-fs/2 jusqu'à +fs/2. La fréquence Doppler moyenne corres-  -fs / 2 to + fs / 2. The average Doppler frequency corresponds to

pond par conséquent à un nombre compris entre 0 et n pour les fréquences positives et à un angle compris entre 0 et -n  therefore sets a number between 0 and n for positive frequencies and at an angle between 0 and -n

pour des fréquences négatives. (Voir Jour. Appl. Meteor.  for negative frequencies. (See Day Meteor Appl.

22, pages 1776 à 1787).22, pp. 1776-1787).

La fréquence Doppler moyenne recherchée est par conséquent formée par la direction de la somme vectorielle de plusieurs multiplications complexes conjuguées de valeurs d'échantillonnage successives. La détermination de direction s'effectue par la formation de l'argument à l'aide de la fonction "arctg2", qui possède par définition une discontinuité pour i à -Z. Ce point de discontinuité conduit à des estimations trop largement dispersées de  The desired average Doppler frequency is therefore formed by the direction of the vector sum of several complex conjugate multiplications of successive sampling values. The determination of direction is made by the formation of the argument using the function "arctg2", which has by definition a discontinuity for i to -Z. This point of discontinuity leads to too widely dispersed estimates of

fréquences pour un faible rapport signal/bruit, c'est-à-  frequencies for a low signal-to-noise ratio, i.e.

dire un mauvais rapport signal/bruit et/ou des fréquences élevées. L'invention a pour but d'établir le procédé, qui est basé sur l'algorithme d'autocovariance d'un couple d'impulsions, expliqué précédemment, pour déterminer la fréquence Doppler moyenne dans le cas du radar à impulsions  say bad signal / noise ratio and / or high frequencies. The aim of the invention is to establish the method, which is based on the autocovariance algorithm of a pair of pulses, explained above, to determine the average Doppler frequency in the case of pulsed radar.

à laser de telle sorte que d'une part on obtient un fil-  laser so that on the one hand we obtain a fil-

trage précis, une limitation précise de la largeur de bande dans le domaine des fréquences, et que d'autre part on obtient une élimination des points de discontinuité de la fonction "arctg2"  a precise limitation of the bandwidth in the frequency domain, and that on the other hand we obtain an elimination of the points of discontinuity of the function "arctg2"

Conformément à l'invention, qui a trait à un pro-  In accordance with the invention, which relates to a

cédé de fonctionnement de radar à impulsions à laser du type décrit plus haut, ce problème est résolu grâce au fait  laser pulse radar operation of the type described above, this problem is solved by virtue of the fact that

que la formation de la somme de la fonction d'autocorré-  that the formation of the sum of the function of autocorre-

lation est limitée à une zone angulaire, pouvant être déterminée, c'està-dire un secteur du plan des nombres complexes, que cette zone angulaire déterminée par la fréquence estimée f0 et une largeur de variation Af, est décalée dans la direction 0 avant une différenciation de  lation is limited to an angular zone, which can be determined, that is to say a sector of the complex number plane, that this angular zone determined by the estimated frequency f0 and a variation width Af, is shifted in the direction 0 before a differentiation of

cas, c'est-à-dire une limitation, que la limitation, c'est-  case, ie a limitation, that the limitation, that is,

à-dire la différenciation servant à indiquer si le vecteur individuel est situé ou non dans la zone prédéterminée, s'effectue sur la valeur absolue de la direction, et que la formation de la somme est exécutée exclusivement sur des  that is to say the differentiation used to indicate whether or not the individual vector is situated in the predetermined zone, is effected on the absolute value of the direction, and that the formation of the sum is executed exclusively on

vecteurs qui sont situés dans la zone angulaire limitée.  vectors that are located in the limited angular area.

La limitation, réalisée conformément à l'inven-  The limitation, carried out in accordance with the

tion, de la gamme d'évaluations fournit une limitation de  the range of assessments provides a limitation of

la largeur de bande, du signal et par conséquent une amé-  the bandwidth, the signal and therefore an improvement

lioration du rapport signal/bruit. Etant donné que confor-  improvement of the signal-to-noise ratio. Since, in accordance with

mément à l'invention, seuls doivent participer à la somme des vecteurs qui sont situés dans un secteur limité, on obtient un filtrage nettement plus rapide et plus précis que cela n'était possible jusqu'alors avec des filtres  According to the invention, only the vectors which are situated in a limited sector must be involved, and the filtering is much faster and more accurate than previously possible with filters.

numériques usuels et au moyen de la transformation de Fou-  numerical and by means of the transformation of Fou-

rier. La rotation, exécutée conformément à l'invention, du secteur dans le plan à 0 et l'étude de valeurs absolues  mulberry. The rotation, executed in accordance with the invention, of the sector in the plane at 0 and the study of absolute values

de l'angle empêchent la discontinuité brusque de 180 à -  of angle prevent abrupt discontinuity from 180 to -

1800. Les vecteurs, qui, d'une manière conditionnée par le bruit et l'élargissement du spectre, pourraient "présenter une suroscillation", sont éliminés conformément à l'invention, de sorte que ce point de discontinuité est supprimé. Une variante de réalisation avantageuse de l'invention consiste en ce qu'une formation de valeur moyenne, qui correspond à une formation cohérente de valeur moyenne, est réalisée pendant une autre formation de somme des vecteurs. La formation de la valeur moyenne à l'intérieur de la détermination de fréquences sur une somme vectorielle étendue fournit une amélioration, pondérée par  1800. The vectors, which, in a manner conditioned by noise and broadening of the spectrum, could "overshoot", are eliminated in accordance with the invention, so that this point of discontinuity is eliminated. An advantageous embodiment of the invention is that a medium value formation, which corresponds to a consistent average value formation, is performed during another sum formation of the vectors. The formation of the average value within the determination of frequencies over an extended vector sum provides an improvement, weighted by

l'intensité du signal, de l'estimation de la fréquence.  the intensity of the signal, the estimate of the frequency.

L'adaptation de phase entre des signaux individuels est supprimée en raison de la multiplication conjuguée complexe  Phase matching between individual signals is suppressed due to complex conjugate multiplication

et de l'addition ultérieure des vecteurs dans le plan com-  and the subsequent addition of the vectors in the

plexe des fréquences. Ce mode opératoire selon l'invention  plex of frequencies. This procedure according to the invention

correspond par conséquent pour la première fois à une for-  therefore corresponds for the first time to a

mation cohérente de la moyenne, dans le cas de la technique  consistency of the average, in the case of

du radar à laser à effet Doppler.Doppler laser radar.

Ci-après, on va expliquer l'invention de façon détaillée en référence au dessin annexé, dont la figure unique illustre l'obtention, conformément à l'invention, de la fréquence Doppler moyenne dans un plan complexe des fré-  Hereinafter, the invention will be explained in detail with reference to the appended drawing, the single figure of which shows how, in accordance with the invention, the average Doppler frequency in a complex plane of frequencies is obtained.

quences (abscisses = partie réelle, ordonnées = partie ima-  quences (abscissae = real part, ordered = part of

ginaire). Pour la détermination de la fréquence Doppler moyenne f pendant l'intervalle respectif de distances, on  ginaire). For the determination of the average Doppler frequency f during the respective interval of distances,

utilise l'algorithme d'autocovariance à couples d'impul-  uses the pulse torque autocovariance algorithm

sions.sions.

La fréquence Doppler moyenne f est fournie par la direction du vecteur complexe de la fonction f5 n-l  The average Doppler frequency f is provided by the direction of the complex vector of the function f5 n-1

d'autocorrélation f = - arg ( x xi Xi+1).  of autocorrelation f = - arg (x xi Xi + 1).

2i i=0 La fréquence de balayage est fs et xi est la valeur de  2i i = 0 The scan frequency is fs and xi is the value of

mesure complexe. Le spectre du signal de mesure est égale-  complex measure. The spectrum of the measurement signal is also

ment complexe et s'étend de -fs/2 jusqu'à +fs/2. La fré-  complexity and ranges from -fs / 2 to + fs / 2. The frequency

quence f correspond par conséquent à un angle compris entre 0 et n pour des puissances positives et entre 0 et -n pour  quence f therefore corresponds to an angle between 0 and n for positive powers and between 0 and -n for

des fréquences négatives.negative frequencies.

La fréquence Doppler moyenne recherchée f est  The desired average Doppler frequency f is

formée par conséquent par la direction de la somme vecto-  consequently formed by the management of the vec-

rielle de plusieurs multiplications complexes conjuguées de valeurs d'échantillonnage successives. La détermination de direction s'effectue par la formation de l'argument à l'aide de la fonction arctg2 qui possède par définition une  of multiple complex complex multiplications of successive sampling values. The determination of direction is made by the formation of the argument using the function arctg2 which has by definition a

discontinuité pour +180 à -180 .discontinuity for +180 to -180.

Conformément à l'invention, la formation de la somme de la fonction d'autocorrélation est limitée à une  According to the invention, the formation of the sum of the autocorrelation function is limited to a

zone angulaire pouvant être déterminée, par exemple un sec-  angular area that can be determined, for example a sec-

teur du plan complexe. Ce secteur est représenté en gris  complex plan. This sector is represented in gray

sur le dessin. Cette zone angulaire (qui correspond au sec-  on the drawing. This angular zone (which corresponds to the

teur représenté en gris) est définie par une fréquence  shown in gray) is defined by a frequency

théorique fO et la largeur de variation Af. La zone angu-  Theoretical f0 and the variation width Af. The angular area

laire est pivotée dans la direction 0 avant la décision  is rotated in direction 0 before the decision

devant être prise pour le cas, c'est-à-dire avant la limi-  to be taken for the case, that is to say before the

tation.tation.

Conformément à une caractéristique de l'inven-  According to a feature of the invention

tion, la limitation, c'est-à-dire la différenciation visant à déterminer si le vecteur individuel est situé dans la  the limitation, ie the differentiation to determine whether the individual vector is located in the

zone prédéterminée, s'effectue au moyen de la valeur abso-  predetermined zone, is carried out using the absolute value

lue de la direction. La formation de la somme s'effectue alors uniquement sur des critères, qui sont situés dans la zone limitée. I1 est important que la rotation du secteur représenté en gris pour venir dans la direction à 0 et  read from the direction. The formation of the sum is then made only on criteria, which are located in the limited area. It is important that the rotation of the sector represented in gray to come in the direction to 0 and

l'étude des valeurs absolues des angles empêchent une dis-  the study of the absolute values of the angles prevent a dis-

continuité brusque de n à -Z.abrupt continuity from n to -Z.

On élimine des vecteurs qui sont produits par le  We eliminate vectors that are produced by the

bruit et l'élargissement du spectre et exécutent une suros-  noise and spectrum enlargement and perform a sur-

cillation dans la zone représentée par des hachures sur les figures. Le point de discontinuité perturbateur est de ce  cillation in the area represented by hatching in the figures. The point of disruptive discontinuity is of this

fait évité et ne joue plus aucun rôle lors de la détermina-  avoided and no longer plays a role in the determination of

tion de la fréquence Doppler moyenne conformément à  the average Doppler frequency according to

l'invention.the invention.

Ci-après, on va expliquer de façon détaillée une possibilité de réalisation appropriée de la détermination selon l'invention de la fréquence Doppler moyenne et par conséquent déplacement radial des cibles, qui dans l'exemple sont des particules de poussière situées dans l'atmosphère.  Hereinafter, a suitable embodiment of the determination according to the invention of the average Doppler frequency and therefore the radial displacement of the targets, which in the example are dust particles located in the atmosphere, will be explained in detail. .

Tout d'abord, on détermine la fréquence d'estima-  First, the frequency of estimation is determined.

tion f0 dans les intervalles de distances, dans lesquels le rapport signal/bruit est élevé, par exemple à proximité du sol ou au moyen d'un écho renvoyé par un nuage. La largeur de variation Af peut prendre ici toute la largeur de bande Bw en raison du rapport signal/bruit élevé. La fréquence d'estimation f0 peut être fournie dans le cas de mesures par satellite, également au moyen d'une prévision du temps  f0 in the ranges of distances, in which the signal-to-noise ratio is high, for example near the ground or by means of an echo returned by a cloud. The variation width Af can take here the entire bandwidth Bw because of the high signal-to-noise ratio. The estimation frequency f0 can be provided in the case of satellite measurements, also by means of a time forecast

ou d'un modèle atmosphérique.or an atmospheric model.

La fréquence estimée f0 est alors transmise à des zones ayant un rapport signal/bruit plus faible, auquel cas la largeur de variation Af est choisie tout d'abord encore relativement élevée pour le premier calcul du profil en hauteur (par exemple la moitié de la largeur de bande totale Bw = BW/2), et est réduite de plus en plus fortement lors de calculs répétés. La fréquence estimée peut être alors transmise, après réduction de la largeur de bande, au  The estimated frequency f0 is then transmitted to zones having a lower signal-to-noise ratio, in which case the variation width Δf is firstly still chosen relatively high for the first calculation of the height profile (for example half of the total bandwidth Bw = BW / 2), and is reduced more and more strongly during repeated calculations. The estimated frequency can then be transmitted, after reduction of the bandwidth, to

moyen de la largeur de variation Af, et à d'autres inter-  average of the variation width Af, and to other

valles de distances présentant un rapport signal/bruit  distance ranges with a signal-to-noise ratio

encore plus faible.even weaker.

La valeur initialement élevée de la largeur de variation Af garantit que l'algorithme peut suivre les variations de l'atmosphère (cisaillement du vent). La limite inférieure de la largeur de variation Af est fixée  The initially high value of the variation width Δf ensures that the algorithm can follow the changes in the atmosphere (wind shear). The lower limit of the variation width Af is fixed

aussi bien par le système respectif de radar à laser (sta-  both by the respective laser radar system (sta-

bilité de la fréquence du laser à fLAS) que par les carac-  the frequency of the fLAS laser) only by the characteristics

téristiques de l'atmosphère (turbulence) et devrait par conséquent être au moins égale au double de la largeur  characteristics of the atmosphere (turbulence) and should therefore be at least twice the width

spectrale du rayonnement laser.spectral laser radiation.

Dans le cas de la formation cohérente de la valeur moyenne par élargissement de la somme vectorielle à des mesures voisines, c'est-àdire dans le cas de plusieurs  In the case of the coherent formation of the average value by broadening the vector sum to neighboring measurements, that is to say in the case of several

tirs au laser, il faut éventuellement éliminer les varia-  laser shots, the varia-

tions (LAS (en radians) de la fréquence du laser avant la formation de la somme vectorielle, par mélange complexe. Ce processus peut être réalisé au moyen d'une multiplication complexe du signal temporel d'une manière nettement plus simple que dans le cas de l'analyse de Fourier utilisée habituellement, au moyen par exemple d'une transformation  (LAS (in radians) the frequency of the laser before the formation of the vector sum, by complex mixing This process can be realized by means of a complex multiplication of the time signal in a much simpler way than in the case of the Fourier analysis usually used, for example by means of a transformation

de Hilbert.Hilbert.

Pour obtenir un nouveau signal temporel corrigé xn uveau, on exécute par conséquent avantageusement une multiplication complexe du signal temporel initial x (=Xréel, Ximaginaire), et ce sous la forme xnouveauréel = XréelC S(PLAS) + Ximaginairesin(YLAS) xnouveau.... x v imaginaire = XimaginaireC S(PLAS) + XréelSin(PLAS) Ci-après, on va expliquer encore une fois les différentes étapes de l'invention et leurs variantes de mise en oeuvre. La prise en compte exclusive uniquement de  To obtain a new corrected temporal signal xn, we therefore perform advantageously a complex multiplication of the initial temporal signal x (= Xreel, Ximaginaire), and this in the form xnouveauréel = XrelC S (PLAS) + Ximaginairesin (YLAS) xnew .. .. xv imaginary = XimaginaireC S (PLAS) + XréelSin (PLAS) Hereinafter, we will explain again the different steps of the invention and their variants of implementation. The exclusive consideration of only

couples de valeurs d'échantillonnage amplitude/temps appa-  amplitude / time sampling values

raissant lors de la formation de la somme vectorielle de la fonction d'autocorrélation, qui sont situées à l'intérieur  when forming the vector sum of the autocorrelation function, which are located inside

de la largeur de variation Af autour de la fréquence esti-  the variation width Af around the estimated frequency

mée f0 conformément à ABS(arctg2(xi*xi+)-fO-fLAS)<Af, représente un filtrage précis ou une limitation précise de  f0 according to ABS (arctg2 (xi * xi +) - fO-fLAS) <Af, represents precise filtering or precise limitation of

la largeur de bande.the bandwidth.

L'étude des valeurs absolues ABS élimine en outre le point de discontinuité +180 /-180 pour la formation  The study of ABS absolute values also eliminates the +180 / -180 discontinuity point for training

d'arguments avec la fonction arctg2.  arguments with the arctg2 function.

Des variations de la fréquence du laser fLAS sont prises en compte lors de la différenciation du cas, par soustraction lors de la formation de la somme vectorielle  Variations in the frequency of the fLAS laser are taken into account during the differentiation of the case, by subtraction during the formation of the vector sum

par une multiplication complexe dans la gamme temporelle.  by a complex multiplication in the temporal range.

L'extension de la somme vectorielle à des mesures voisines, c'est-à-dire dans le cas de plusieurs tirs par le  The extension of the vector sum to neighboring measurements, that is to say in the case of several shots by the

laser, correspond à la formation d'une valeur moyenne cohé-  laser, corresponds to the formation of a coherent mean value

rente.annuity.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  1. Pulse radar operating method sions à laser pour la détermination de la distance et de la vitesse radiale de cibles, avec une évaluation Doppler, exécutée côté réception, dans des intervalles de distances  laser probes for determining the distance and radial velocity of targets, with Doppler evaluation, performed on the receiving side, in intervals of distances moyennant l'utilisation d'un dispositif d'analyse des fré-  through the use of a frequency analysis device quences, qui pour chaque intervalle de distances détermine au moyen de l'algorithme d'autocovariance de couples d'impulsions, à partir de quelques signaux Doppler du radar  quences, which for each range of distances determined by means of the autocovariance algorithm of pulse pairs, from a few Doppler signals from the radar à laser présents sous la forme de couples de valeurs ampli-  lasers present in the form of pairs of tude/temps échantillonnés, une fréquence Doppler moyenne f, qui est formée par la direction de la somme vectorielle de plusieurs multiplications complexes conjuguées de deux valeurs d'échantillonnage successives respectives dans le  sampled time, an average Doppler frequency f, which is formed by the direction of the vector sum of several conjugate complex multiplications of two respective successive sampling values in the plan des nombres complexes, la détermination de la direc-  plan of complex numbers, the determination of the tion étant effectuée au moyen de la formation de l'argument à l'aide de la fonction arctg2, qui par définition présente  tion by the formation of the argument using the function arctg2, which by definition un point de discontinuité lors du passage de n à -a, carac-  a point of discontinuity when passing from n to -a, térisé en ce que la formation de la somme de la fonction d'autocorrélation est limitée à une zone angulaire pouvant être déterminée, c'est-à-dire un secteur du plan des nombres complexes, que cette zone angulaire, déterminée par la fréquence estimée f0 et une largeur de variation Af, est décalée dans la direction 0 avant une différenciation de  characterized in that the formation of the sum of the autocorrelation function is limited to an angular area that can be determined, that is to say a sector of the plane of the complex numbers, that this angular zone, determined by the estimated frequency f0 and a variation width Af, is shifted in the direction 0 before a differentiation of cas, c'est-à-dire une limitation, que la limitation, c'est-  case, ie a limitation, that the limitation, that is, a-dire la différenciation servant à indiquer si le vecteur individuel est situé ou non dans la zone prédéterminée, s'effectue sur la valeur absolue de la direction, et que la formation de la somme est exécutée exclusivement sur des  that is to say, the differentiation used to indicate whether or not the individual vector is situated in the predetermined zone, is effected on the absolute value of the direction, and that the formation of the sum is executed exclusively on vecteurs qui sont situés dans la zone angulaire limitée.  vectors that are located in the limited angular area. 2. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  2. Pulse radar operating method sions à laser selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une formation de valeur moyenne, qui correspond à une formation cohérente de la valeur moyenne, est exécutée à partir de plusieurs signaux individuels ou d'intervalles assez longs à l'intérieur d'un signal individuel, au moyen  Laser siezes according to claim 1, characterized in that a medium value formation, which corresponds to a consistent formation of the average value, is performed from a plurality of individual signals or from fairly long intervals within the range. an individual signal, by means of d'une formation supplémentaire de sommes des vecteurs.  additional training of sums of vectors. 3. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  3. Pulse radar operating method sions à laser selon l'une des revendications 1 ou 2, carac-  lasers according to one of claims 1 or 2, which is térisé en ce que la fréquence estimée fo est déterminée dans les intervalles de distances, dans lesquels le rapport signal/bruit est élevé, la largeur de variation Af pouvant s'étendre sur la totalité de la largeur de bande en raison  characterized in that the estimated frequency fo is determined in the range of distances, in which the signal-to-noise ratio is high, the variation width Af may extend over the entire bandwidth due to du rapport signal/bruit élevé.high signal-to-noise ratio. 4. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  4. Pulse radar operating method sions à laser selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence d'estimation fo est transférée à des zones dans lesquelles le rapport signal/bruit est plus faible, la largeur de variation Af étant choisie tout d'abord encore relativement grande lors du premier calcul, c'est-à-dire de l'ordre de la moitié de la largeur de bande totale, alors qu'elle est de plus en plus réduite lors de la répétition  Laser siezes according to claim 3, characterized in that the estimation frequency fo is transferred to areas in which the signal-to-noise ratio is lower, the variation width Af being firstly still relatively large when first calculation, that is to say on the order of half of the total bandwidth, whereas it is reduced more and more during the repetition des calculs.calculations. 5. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  5. Pulse radar operating method sions à laser selon les revendications 3 et 4 prises dans  laser seals according to claims 3 and 4 taken in leur ensemble, caractérisé en ce qu'après la réduction de  together, characterized in that after the reduction of la largeur de bande par la largeur de variation Af, la fré-  the bandwidth by the variation width Af, the frequency quence estimée fo est transférée à d'autres intervalles de distances présentant un rapport signal/bruit encore plus  estimated frequency f0 is transferred to other ranges of distances with an even higher signal-to-noise ratio faible.low. 6. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  6. Pulse radar operating method sions à laser selon l'une quelconque des revendications 1 à  laser lasers according to one of claims 1 to , caractérisé en ce que la limite inférieure de la largeur de variation est égale au moins au double de la largeur  characterized in that the lower limit of the variation width is at least twice the width spectrale du rayonnement laser.spectral laser radiation. 7. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  7. Pulse radar operating method sions à laser selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans le cas de la formation cohérente de la valeur moyenne au moyen de l'extension de la somme vectorielle à des mesures voisines, c'est-à- dire dans le cas de plusieurs  laser lasers according to claim 2, characterized in that in the case of the coherent formation of the average value by means of the extension of the vector sum to neighboring measurements, that is to say in the case of several tirs avec le laser, les variations, qui apparaissent éven-  shots with the laser, the variations, which may appear tuellement, de la fréquence du laser (yLAS en radians) étant éliminées avant la formation de la somme vectorielle, par  the frequency of the laser (yLAS in radians) being eliminated before the formation of the vector sum, by mélange complexe.complex mixture. 8. Procédé de fonctionnement de radar à impul- sions à laser selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour l'obtention d'un nouveau signal temporel corrigé xn uveau, une multiplication complexe du signal temporel original x (= Xréel, Ximaginaire) est exécutée et ce sous la forme xn uveauréel = XréelcoS((PLAS) + XimaginaireSin(gLAS) xnouveau. = x * o ()+x s n y xnv imaginaire XimaginaireC S(WLAS) + Xréelsin( LAS)  8. A method of operating a laser pulse radar according to claim 7, characterized in that for obtaining a new corrected time signal x n ueau, a complex multiplication of the original time signal x (= Xreel, Ximaginaire) is executed in the form xn uveauréel = XrelcoS ((PLAS) + XimaginarSin (gLAS) xnew. = x * o () + xsny xnv imaginary XimaginaryC S (WLAS) + Xrealin (LAS) 9. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  9. Operating method of pulse radar sions à laser selon l'une quelconque des revendications 1 à  laser lasers according to one of claims 1 to 8, caractérisé en ce que des variations de la fréquence du laser sont prises en compte au moyen d'une soustraction,  8, characterized in that variations of the frequency of the laser are taken into account by means of a subtraction, lors de la différenciation de cas.when differentiating cases. 10. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  10. Pulse radar operating method sions à laser selon l'une quelconque des revendications 1 à  laser lasers according to one of claims 1 to 9, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour la mesure de la  9, characterized in that it is used for measuring the distance et des déplacements de cibles de dispersion.  distance and displacements of dispersion targets. 11. Procédé de fonctionnement de radar à impul-  11. Pulse radar operating method sions à laser selon la revendication 10, caractérisé en ce que les cibles de dispersion à mesurer sont des petites  laser sensors according to claim 10, characterized in that the dispersion targets to be measured are small particules de poussière dans l'atmosphère.  dust particles in the atmosphere.
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