Apport du modèle ionosphérique Multi-Quasi-Parabolique aux algorithmes de pistage appliqués au radar transhorizon Nostradamus

New tracking algoritm applied to the french over-the-horizon radar Nostradamus, based on the multi-quasi-parabolic ionospheric model

• Auteur / Autrice : David Bourgeois
• Direction : Inbar Fijalkow
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et des images
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes radioélectriques -- Propagation dans l'ionosphère

Ondes électromagnétiques

Radar

Ondes décamétriques

Résumé

Les radars transhorizons par ondes de ciel sont étudiés depuis 1960. Ceux-ci permettent de surveiller des zones très étendues et éloignées de leur site d'implantation. Afin de dépasser l'horizon radioélectrique d'un radar classique, les radars transhorizons utilisent la réflexion des ondes électromagnétiques sur l'ionosphère. En 1984, l'Office National d'Études et de Recherche Aérospatiales (ONERA) commençait la construction du radar transhorizon français, appelé Nostradamus. Deux innovations étaient alors apportées, puisque contrairement à ses homologues, le radar Nostradamus est monostatique et permet de mesurer l'angle formé entre le trajet de l'onde électromagnétique et la tangente au sol, appelé angle d'élévation. La propagation ionosphérique pose de nombreux problèmes puisqu'elle est source de trajets multiples et qu'elle rend difficile l'estimation de la localisation exacte de la cible. Les algorithmes de pistage (estimation des informations de la cible) applicables à de tels radars ne sont à l'étude que depuis les années 1990. Chargés de palier les problèmes dus à la réflexion sur l'ionosphère, ils doivent être développés autour de modèles de celle-ci. Nostradamus étant un radar transhorizon de type nouveau, de nouveaux modèles peuvent être pris en compte. En particulier, la mesure de l'angle d'élévation permet d'envisager l'intégration du modèle ionosphérique évolué appelé modèle Multi-Quasi-Parabolique, au sein de ses algorithmes de pistage. Nous étudions dans cette thèse l'apport que peut avoir la prise en compte d'un tel modèle, sur les performances de pistage des cibles. En particulier, nous présentons un algorithme permettant une nette amélioration de l'estimation de la localisation de la cible et le traitement efficace des multitrajets. Cet algorithme est validé sur données réelles dans un contexte monocible et sur données simulées en contexte multicibles.

Since 1960, Over-The-Horizon Radars have been studied. These radars exploit the refractive nature of high frequency propagation through ionosphere to achieve wide-area surveillance. In 1984, the French National Aerospace Research Establishment (called ONERA) built the French Over-The-Horizon Radar called Nostradamus. This radar brought two main innovations : it was a monostatic radar, enabling the elevation angle measurement (angle between the ground and the electromagnetic wave). The ionospheric propagation is source of multiple paths and makes the target location estimation difficult. First studies of tracking algorithms which can be used with these radars dated only from the year 1990. To take into account the ionospheric effects, they have to be built using propagation models. As Nostradamus Radar measures the elevation angle, new propagation models can be encountered. In this document we study the possibility to integrate directly into tracking algorithms the Multi-Quasi-Parabolic ionospheric Model. We show that using our proposed method performance on target ground location estimation and multipaths processing are increased. Examples are given on real data in a monotarget context, and on simulated data in a multitargets context.