Simulateur de Radar HF à Onde de Surface – SimROS

Le projet SimROS a pour objectif la mise au point d’un démonstrateur radar à ondes de sol numérique capable de prédire la détection d’embarcations situées à de grandes distances des côtes lorsque la liaison radar/cible dépasse la ligne d’horizon. Il entre dans le cadre de la surveillance des ZEE (Zone Economique Exclusive) couvrant des distances allant jusqu’à 370 km des côtes. Pour ce faire, deux approches sont envisageables : l’utilisation de l’onde de ciel qui se réfléchit sur les couches ionosphériques et l’utilisation de l’onde de sol, se propageant à l’interface entre la mer et l’air. La propagation par onde de ciel n’est pas pertinente dans notre cas, en raison de de sa forte dépendance aux conditions ionosphériques.
Au titre de l’ANR ASTRID PROPHETE, nous avons développé un certain nombre de modules permettant d’appréhender la propagation par onde de sol sur de longues distances. Il a été démontré la pertinence de la méthodologie retenue qui prend en compte l’environnement (rupture d’impédance de surface, rugosité du sol, état de la mer…), point essentiel pour les gammes HF et pour retrouver des niveaux de champ rayonnés réalistes en environnement complexe. Le projet SimROS constituera une montée en TRL pour des environnements réalistes.
Pour répondre à cette problématique, il existe des solutions partielles, mais à notre connaissance, aucune donnant le bilan de liaison complet jusqu’à l’imagerie radar. C’est pourquoi, nous proposons de traiter le problème du radar à onde de sol dans son ensemble : du bilan de liaison à l’image Doppler-distance). Les différents modules sont listés ci-dessous.
• le choix du type d’excitation des antennes (forme d’onde) ;
• la résolution du problème antennaire (émission et réception) ;
• la recherche d’un modèle en rayonnement des antennes sous forme de sources équivalentes intégrant leur environnement;
• la prise en compte d’un modèle numérique de terrain;
• le calcul de la propagation sur de longues distances intégrant la rugosité du sol et l’état de la mer ;
• le calcul de la réponse de la cible par la définition d’une grandeur équivalente à la SER (Surface Equivalente Radar) en onde de sol, par opposition à la SER classique (onde plane) ;
• la prise en compte du fouillis de la mer dans le signal rétrodiffusé ;
• la prise en compte du bruit ionosphérique ;
• le traitement du signal pour extraire la position et la nature de la cible.
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Plus généralement que pour PROPHETE, ces calculs s’appliquent à des réseaux d’antennes émettrices et réceptrices. Un des intérêts de l’approche adoptée pour le calcul du champ propagé est sa rapidité en termes de temps de calcul et d’espace mémoire raisonnable occupé. Ainsi, rejouer le calcul de la propagation sur des coupes différentes du terrain pourra être exécuté sur un PC de bureau.
Certains aspects de la chaîne ont été abordés lors de l’ANR ASTRID PROPHETE et leur faisabilité démontrée. Citons le modèle dipolaire d’antennes HF, la résolution par équation parabolique de la propagation et l’extraction du pôle d’onde de surface intégré comme terme source dans le modèle de propagation.
D’autres points n’ont pas été traités comme le calcul de la SER par onde de sol. Ce point demande une étude amont puisque, à notre connaissance, ce concept constitue un des aspects originaux, donc un verrou à lever. De même, le contexte réseau d’antennes (et non plus antenne seule) constitue un point nouveau. Enfin, le calcul du bruit et du fouillis ionosphérique est un élément nouveau dont la prise en compte au niveau de l’antenne réceptrice permettra l’évaluation du niveau de bruit du signal rétrodiffusé.
Tous ces éléments seront intégrés en blocs fonctionnels sous forme d’un démonstrateur devant être d’un abord simple et intuitif.
Enfin, des cas représentatifs issus de mesures obtenues par des prototypes à échelle 1 et fournis par l’ONERA serviront lors des phases de test et de validation du démonstrateur, afin d'évaluer sa capacité à répondre au problème.