FR2933775A1 - Traitement des donnees multi-cibles pour radars passifs multi-canaux. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne le domaine général du pistage radar appliqué aux systèmes radars multistatiques. Elle consiste en un procédé permettant de fusionner de manière cohérente les pistes élémentaires élaborées à partir des différentes bases bistatiques constituant le système de façon à élaborer et entretenir des pistes globales de façon à ce qu'un objet détecté par une seule base bistatique soit représenté par la piste correspondante et qu'un objet détecté par plusieurs bases bistatiques et donnant lieu à la création de plusieurs pistes élémentaires ne soit représenté que par une piste globale unique. La fusion d'une piste élémentaire avec une piste globale ou celle de deux pistes élémentaires pour former une piste globale est basée sur l'estimation d'une distance statistique ? séparant une piste globale i et une piste élémentaire j d'une base bistatique b, le calcul de ? étant réalisé à partir des composantes distance bistatique, vitesse bistatique et azimut issue de la piste élémentaire candidate à l'association et la projection y de l'état x de la piste globale dans la base bistatique de la piste élémentaire candidate.

Description

Traitement de données mufti-cibles pour radars passifs multi-statiques et multi-canaux La présente invention concerne le domaine du pistage radar et, en particulier le domaine des systèmes multistatiques mettant en oeuvre un radar passif et plusieurs émetteurs d'opportunités formant avec ce radar différentes bases bistatiques. Elle concerne tout particulièrement les systèmes comportant les radars passifs avec plusieurs canaux de réception.

Lorsque l'on effectue la couverture radar d'une zone géographique donnée à l'aide d'un radar passif, le problème principal qui se présente consiste dans la difficulté que l'on rencontre à utiliser de manière conjointe les informations élaborées à partir des signaux reçus, sachant que ces signaux peuvent avoir pour origine l'un ou l'autre des émetteurs d'opportunité dont les émissions couvrent partiellement ou totalement la zone observée par le radar. De manière générale ces informations sont matérialisées, de manière 15 connue, sous formes de pistes qui figurent la progression dans l'espace observé des objets d'intérêt détectés par le radar. De manière générale également, les pistes élaborées par le radar sont entretenues par les plots fournis de manière périodique par le radar considéré. Un plot, représente les informations extraites des signaux reçus. 20 Ces informations sont en particulier les informations de vitesse et de position, relatives pour un instant de mesure donné aux caractéristiques d'un objet détecté par ce radar. L'ensemble des plots successifs constitués au fil du temps pour un même objet détecté est ainsi utilisé pour former et entretenir la piste elle-même, une piste pouvant être exploitée de manière manuelle par 25 l'intermédiaire d'un système de visualisation, ou de manière automatique. De la sorte, à chaque instant de mesure le radar reçoit des signaux émanant de l'un ou l'autre des émetteurs d'opportunité, chaque émetteur émettant sur une bande de fréquences généralement distincte. Cette bande est par ailleurs susceptible d'être composée de plusieurs sous-bandes disjointes, ou 30 canaux, exploités simultanément par l'émetteur. Dans un tel cas le récepteur du radar forme un nombre de canaux de réception approprié à la réception de l'ensemble des canaux couverts par l'ensemble des émetteurs.

De manière connue, le radar traite ensuite séparément le signal reçu sur chaque canal et élabore, pour chaque canal et pour chaque objet détecté, un plot qui est associé le cas échéant aux plots relatifs au même objet et élaborés aux instants de mesure précédents. La succession des plots constitue la piste relative à l'objet détecté pour le canal considéré. Par suite, un même objet se trouvant dans une partie de l'espace couverte par les émissions de plusieurs émetteurs d'opportunité, peut être détecté par le radar sur plusieurs canaux de réception. Ainsi, en combinant les informations élaborées à partir des différents canaux de réception, il est 1 o possible d'affiner la détermination des paramètres caractérisant l'objet détecté. Une gestion correcte de l'espace consiste donc en particulier à détecter les pistes correspondant à un même objet et à associer ces pistes pour bénéficier de leur complémentarité en termes d'information. 15 Cependant, la combinaison de ces différentes observations n'est pas immédiate. En effet le radar passif forme avec chaque émetteur d'opportunité une base bistatique indépendante des autres bases, et les informations élaborées, les informations de position et de vitesse notamment, sont référencées dans le repère "émetteur- radar" associé à cette base. Par suite, 20 pour effectuer une exploitation conjointe des informations élaborées par chacune des bases bistatiques et relative à un même objet, il est nécessaire de déterminer lesquelles des informations disponibles peuvent être attribuées à ce même objet et pouvant par conséquent être associées. Le problème général posé consiste donc à trouver un moyen de 25 réaliser de manière automatique l'association des plots bistatiques délivrés sur les différents canaux de réception, et/ou différentes bases bistatiques, qui correspondent à un même objet, et de fournir à l'organe de gestion du radar un ensemble de pistes globales dans lequel chaque piste représente un objet différent. 30 Un but de l'invention est de résoudre ce problème pour pouvoir réaliser des systèmes de détection formés de radars passifs qui tirent parti des émissions émanant des émetteurs d'opportunité et pouvant couvrir la zone de détection considérée. 35 A cet effet l'invention a pour objet un procédé de pistage pour systèmes radars multistatiques et multicanaux, procédé qui élabore des pistes fusionnées globales par association des plots élémentaires élaborés par les différents canaux de réception des différentes bases bistatiques composant le système. Le procédé comporte: - une première étape de fusion amont pour élaborer, pour chaque base bistatique, des plots fusionnés en associant des plots élémentaires relatifs à une même cible, élaborés au cours du temps par les différentes voies de réception de la base bistatique considérée. Les plots fusionnés produits sont associés au cours du temps pour former des pistes élémentaires. Chaque piste élémentaire caractérise l'évolution d'une cible donnée; - une seconde étape de fusion aval pour élaborer des pistes globales en associant les plots fusionnés constituant des pistes élémentaires élaborées sur les différentes bases bistatiques et relatives à une même cible, en fusionnant les mesures formant les différents plots fusionnés pour constituer des mesures globales utilisées comme vecteurs d'observations pour entretenir les pistes globales constituées. De la sorte, chaque objet détecté n'est représenté que par une piste globale unique.

Selon l'invention, chaque plot fusionné j étant caractérisé par un vecteur de mesure yi=(rb, vb,O), la première étape de fusion amont met en oeuvre une opération de constitution de piste élémentaires qui comporte elle-même pour chaque instant de mesure: - une première étape de fusion de plots qui associe les plots élémentaires des différents canaux de réception de chaque base bistatique et qui forme des plots fusionnés. Les plots élémentaires présentent, pour un instant de mesure donnée, des vecteurs de mesure yj proches les uns des autres. - une deuxième étape de construction de pistes élémentaires à partir 30 des plots fusionnés, une piste élémentaire étant constituée par la succession dans le temps des plots fusionnés relatifs à une même cible.

Selon l'invention, l'étape de fusion de plots comporte elle-même les modules suivants: 35 - un premier module d'agrégation de plots qui associe les plots élémentaires des différents canaux de réception de chaque base bistatique qui présentent, pour un instant de mesure donnée, des vecteurs de mesure yj proches les uns des autres et former des plots fusionnés. - un deuxième module de fusion des plots élémentaires agrégés qui élabore pour chaque agrégat un vecteur de mesure résultant y unique formant un plot fusionné. Ce vecteur de mesures est constitué à partir des vecteurs de mesure yj des plots élémentaires agrégés, le plot fusionné étant utilisé pour former une piste élémentaire donnée. - un troisième module de contrôle de l'état des pistes élémentaires formées, qui détermine la vraisemblance de la piste élémentaire considérée en fonction du nombre de plots élémentaires formant l'agrégat à l'origine des plots fusionnés constituant la piste. Selon l'invention, le premier module d'agrégation de plots associe les 15 plots élémentaires j dont les vecteurs de mesure yj vérifient le critère de proximité constitué par les trois égalités simultanées suivantes: [Cl -2a~b1irb1 +2arb1 Jfrb2 -2arb,;rb2 +2arb. J= 0 et 20 {vb1 -2aVb Pävb1 +2aVy pijn[vb2 -2a P2;vb2 +2aVy p2 j=0 Vy et {eP1 ù 2a ;e1 +2oeo]n[eP2 -2a0P.ie 2 +2G82 ]≠ 0 Selon l'invention, le deuxième module de fusion élabore pour chaque 25 agrégat un vecteur de mesures y(rb, vb, az) à partir des vecteurs de mesures yj(rb, vb, az) des plots formant l'agrégat. y est défini par les relations suivantes: N N y = RE RT1yj et R = Rit 1=1 \ j=1 où Ri représente la matrice de covariance associée au vecteur de mesures 30 yj. Selon l'invention la seconde étape de fusion aval met en oeuvre de manière cyclique, pour chaque instant de mesure, les modules de traitement suivants: - un module d'initialisation de nouvelles pistes globales à partir des pistes élémentaires non encore associée issues des différentes bases bistatiques; - un module d'association des pistes élémentaires aux pistes globales déjà formées, l'association étant réalisée si, pour l'instant considéré, le vecteur de mesure y associé à la piste élémentaire est statistiquement proche du vecteur d'observations prédit représentant l'état de la piste globale pour cet instant; - un module de localisation opérant la fusion des mesures de 10 distances bistatiques issues des pistes élémentaires contribuant aux pistes globales; - un module de pistage mettant en oeuvre un filtre de Kalman étendu; - un module de gestion, chargé du séquencement des autres modules et de la gestion de l'état des pistes globales formées pour déterminer la 15 vraisemblance des pistes globales existantes et du maintien ou de l'arrêt de l'entretien de ces pistes. La décision de maintien ou de d'arrêt est fonction du nombre de plots fusionnés associés à cette piste globale à chacun des instants de mesure et de la variation de ce nombre au cours du temps.

20 Selon l'invention, le module d'initialisation de nouvelles pistes globales comporte cinq étapes : - une première étape qui teste la cohérence en azimut des pistes élémentaires candidates ; - une deuxième étape qui teste la cohérence en distance des pistes 25 élémentaires candidates; - une troisième étape qui teste la cohérence en vitesse des pistes élémentaires candidates; - une quatrième étape qui procède à l'initialisation d'une piste globale; - une cinquième étape qui consiste à agréger à la piste globale 30 initialisée des pistes élémentaires venant des bases bistatiques non mises à contribution lors de l'initialisation de la piste globale.

Selon l'invention, le module de localisation de la seconde étape définit la zone d'intersection des ellipsoïdes de localisation comme une juxtaposition 35 de pavés, et exploite les caractéristiques pour représenter la position de la cible, par une valeur moyenne et une matrice de covariance. Selon l'invention, les modules d'initialisation de nouvelles pistes globales et d'association des pistes élémentaires aux pistes globales déjà 5 formées mettent en oeuvre le calcul de la distance statistique y séparant une piste globale i et une piste élémentaire j d'une base bistatique b. Le calcul de y est réalisé à partir des composantes distance bistatique, vitesse bistatique et azimut issues de la piste élémentaire candidate à l'association et la projection y de l'état x de la piste globale dans la base bistatique de la piste ~o élémentaire candidate. Selon l'invention, le module de pistage procède pour chaque instant de mesure k, à la prédiction xk des composantes du vecteur d'état x correspondant à chaque piste globale à partir de l'estimation Xk_l des 15 composantes du vecteur d'état x à l'instant k-1. Cette estimation est elle-même réalisée à partir du vecteur d'observation yk_1 élaboré au moyen des mesures relatives pour l'instant k-1 aux pistes élémentaires associées à la piste globale considérée et de la prédiction xk_1 des composantes du vecteur d'état x à l'instant k-1. Les composantes du vecteur d'observation sont 20 composées du résultat de la fusion des distances bistatiques de chaque piste élémentaire, élaboré dans le module de localisation des pistes globales de l'étape de fusion aval et des vitesses bistatiques de ces mêmes pistes élémentaires obtenues à l'issue de l'étape de fusion amont. 25 Selon l'invention, le module de pistage détermine l'estimation xk et la prédiction xk du vecteur d'observation x au moyen d'un filtre de Kalman étendu. Le procédé selon l'invention permet avantageusement de résoudre le 30 problème du pistage multi-cibles pour les radars passifs multi-canaux, travaillant simultanément avec plusieurs émetteurs d'opportunités. Il permet avantageusement d'effectuer la fusion des informations de détection relatives à un même objet et élaborées à partir des signaux émanant de différents émetteurs d'opportunités, la fusion permettant de produire une 35 représentation claire de la situation aérienne autour du radar.

Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui s'appuie sur les figures annexées, figures qui représentent: - la figure 1, une illustration schématique d'une base radar bistatique; - la figure 2, un synoptique général du procédé selon l'invention; - la figure 3, un synoptique général de l'étape de création de plots fusionnés à partir de plots élémentaires; - la figure 4, un synoptique de l'étape de constitution de pistes élémentaires; - la figure 5, un synoptique du séquencement de l'étape de constitution de pistes élémentaires ; - la figure 6, un synoptique général de l'étape de fusion aval du 15 procédé selon l'invention; - la figure 7, un synoptique du séquencement de l'étape de fusion aval.

Dans le but faciliter la lecture de la description de l'invention, on 20 rappelle dans un premier temps, certaines des notions relatives aux radars bistatiques et la nature des mesures réalisées par cette famille de radar. La figure 1 présente la géométrie d'un tel dispositif.

Le traitement appliqué au signal, mis en oeuvre par un radar 25 bistatique, permet de mesurer simultanément, au moyen d'une analyse distance/Doppler, le retard et le décalage fréquentiel entre le signal émit par l'émetteur et le signal réfléchi par l'objet détecté C, ou cible. Le retard est homogène à la distance bistatique définie par la relation rb =- RT + RR et le décalage fréquentiel est homogène à la vitesse bistatique définie par la 30 relation Vb = RT + RR . Ce traitement permet également de restituer une estimée de l'angle 6 d'arrivée du signal réfléchi par la cible C. Chacune de ces trois mesures (rb, Vb et 6), qui forment les composantes d'un vecteur de mesure y = [rb Vb 6]', étant par principe potentiellement entachées d'une erreur, une précision 6 est attachée à 35 chacune d'elles. Les informations produites par le traitement du signal 8 sont donc: - la distance bistatique : (rb, a,b ), - la vitesse bistatique : (vb, 6vb), - l'azimut : (6,ae). La distance bistatique rb, correspond par définition à la somme du trajet émetteur-cible RT et du trajet cible-récepteur RR. Elle est rattachée à la position X`' de la cible par la relation suivante: rb = RT + RR = X t - XTx Xt - XRx 10 + 2 [1] 2 où: - XTX = [xTx yTx zTx est le vecteur position de l'émetteur, - XRx xRx yRx ZRx est le vecteur position du récepteur, et - Xt = [xt yt zt] est le vecteur position de l'objet détecté (ou cible) à 15 l'instant t. (On rappelle que la grandeur M' désigne la transposée de la grandeur M) Le repère de référence utilisé pour la mesure des composantes des différents vecteurs est ici, comme représenté sur la figure 1, le repère 20 cartésien (Rx, x, y, z), centré sur le récepteur et dans lequel l'axe z représente l'altitude. La vitesse bistatique vb correspond de manière connue à la dérivée de la distance bistatique rb. Elle est définie par la relation suivante: 25 V b = RT + RR = + Xt ùXTx rXt ù XTx Vt /Xt ù XRx \.vt Xt ù XRx [2] 2 2 où vt = y Xt vyt vZt est le vecteur vitesse de l'objet détecté (i.e. la cible), à l'instant t, dans le repère de référence. L'azimut de l'objet détecté s'écrit quant à lui: e=atan yt ù yRx Xt ù XRx [3] Chaque composante mesurée est, par principe, entachée d'une erreur qui peut être modélisée par un bruit additif gaussien centré de matrice de

1 o covariance R. Les erreurs sur chacune des composantes sont ici considérées comme indépendantes les unes des autres, de sorte que la matrice de covariance du bruit de mesure est une matrice diagonale, construite à partir des précisions de mesure fournies par le traitement du signal et définie comme suit:

15 2 s' ai% 0 0 R= 0 QVb 0 0 0 Qg Dans la mesure où l'on dispose pour couvrir l'espace observé de plusieurs émetteurs d'opportunité, il est en outre possible de constituer plusieurs bases 20 bistatiques avec un même radar passif. Dans ce cas, une même cible évoluant dans l'espace couvert, peut être caractérisée par plusieurs mesures de distance bistatique (rb , rb , ..., rb) et de vitesse bistatique (vb , vb , ..., vb ); chaque mesure étant référencée dans une des bases bistatiques formées et les mesures sur les différents canaux de réception étant réalisées 25 simultanément.

La figure 2 présente un synoptique général du procédé selon l'invention tel qu'il peut être mis en oeuvre par un radar passif multistatique exploitant les émissions de plusieurs émetteurs d'opportunité. Le radar forme [4] ici avec chaque émetteur une base bistatique propre. Comme l'illustre cette figure, le procédé selon l'invention comporte deux étapes principales: - une première étape 23 de fusion amont pour former, pour chaque base bistatique, un ensemble de pistes élémentaire; chaque piste élémentaire résultant de l'application d'une opération 22 de fusion des plots élémentaires élaborés sur les différents canaux de réception 21 d'une même base bistatique et relatifs au même objet détecté; - une seconde étape 24 de fusion aval pour former des pistes globales 26, chaque piste globale étant construite par fusion des pistes élémentaires 25 fournies par les différentes bases bistatiques et relatives à la même cible. De la sorte, le procédé selon l'invention traite les plots élaborés en deux temps, un premier temps durant lequel chaque base bistatique est considérée séparément, les plots élémentaires élaborés à partir des différents canaux de réception 21 étant regroupés pour former des plots fusionnés servant à constituer des pistes élémentaires, et un deuxième temps durant lequel les pistes élémentaires élaborées par différentes bases bistatiques sont associées pour former des pistes globales, chaque piste globale correspondant à un objet détecté différent.

On considère ensuite les figures 3, 4 et 5 qui illustrent le principe de fonctionnement de l'étape principale 23, du procédé selon l'invention, étape dite "de fusion amont". L'objet de cette étape est de fusionner les mesures provenant de plusieurs canaux fréquentiels distincts et issus d'un même émetteur (ou à défaut d'émetteurs co-localisés). Cette étape de fusion, réalisée sur l'ensemble des trois composantes du vecteur d'observation (rb, vb, 0) caractérisant la cible, est possible du fait que les mesures constituant les plots extraits des signaux provenant de ces canaux sont issus de la même base bistatique et sont donc construits à partir de l'observation, à un instant donné d'une même situation aérienne. Elle permet avantageusement d'améliorer la précision de l'observation d'une cible ayant répondu simultanément sur plusieurs canaux d'une même base bistatique.

Comme l'illustre la figure 2, l'étape 23 de fusion amont traite chaque base bistatique séparément des autres pour former des pistes élémentaires à partir des plots élémentaires élaborés par les différents canaux de réception que comporte la base bistatique considérée. A cet effet elle met d'abord en oeuvre, pour chaque base bistatique, une opération de pistage élémentaire 22 qui se décompose elle-même en deux opérations successives: - une première opération 221 de formation de plots fusionnés à partir des plots élémentaires élaborés sur chaque canal de réception. - une deuxième opération 222 de pistage pour former des pistes élémentaires par association au cours du temps des plots fusionnés élaborés au cours du temps et relatifs à une même cible.

L'opération 221 de formation des plots fusionnés est elle-même, comme l'illustre la figure 3 exécutée en trois étapes: - un premier module 31 d'agrégation, consistant à grouper les plots élémentaires formés sur les différents canaux 21 pour réaliser des agrégats, un agrégat étant constitué de plots présentant des caractéristiques proches et vraisemblablement relatif une même cible. - un deuxième module 32 de fusion des mesures constituant les plots élémentaires agrégés, de façon à constituer des plots fusionnés. - un troisième module de suppression des plots fusionnés élaborés et dont la réalité est peu probable.

L'algorithme d'agrégation selon l'invention, mis en oeuvre par le module 31, recherche, parmi tous les plots élémentaires élaborés à partir des signaux des différents canaux de réception d'une même base bistatique, ceux qui sont associables au sens du critère de proximité suivant:

"Deux plots (p1, p2) sont considérés comme devant être associés si les trois équations suivantes sont vérifiées simultanément: rb 1 ù 2Q p1; rb 1 + 26 p1 n rb rbrb2 - 2a ;rb2 +2îr12 ≠ 0 Vp1 b -2QVpl,Vp1 b VP1 vpb2 -2a 2;vb2 +2a 2 ≠Q~ b b n [5] [BP1 ù 26g, + 26ep, n C9p2 ù 2Qep2 ; 9p2 + 2Qep2 Il est à noter que la validité de ce critère d'association repose uniquement sur la précision de chaque composante du vecteur de mesure associé au plot considéré. En supposant en outre le bruit de mesure indépendant et gaussien centré, l'association de plots élémentaires basée sur ce critère revient, de manière connue, à ouvrir des fenêtres d'association correspondant à un intervalle de confiance de 95%.

La technique de fusion mise en oeuvre par le module 32 consiste,

quant à elle, à associer une pseudo-mesure à chaque plot fusionné obtenu. Cette pseudo-mesure est déterminée à partir des mesures (yi,Ri) correspondant aux K plots élémentaires agrégés, en calculant (opération 33) la somme pondérée suivante: K -1 y = R~ Ri yj j=1 Dans laquelle R est la matrice définie par: K R = ERJ1 \J-1 ~ L'utilisation de cette règle de fusion permet avantageusement de tenir compte des précisions relatives des mesures associées. Ainsi plus une mesure est imprécise et moins elle contribue à l'élaboration de la mesure fusionnée. [6] [7l 25 Le module 32 fournit donc, pour chaque cible détectée et pour chaque base bistatique, une mesure synthétique issue des mesures constituant les plots élémentaires élaborés à partir de signaux reçus sur les différents canaux 21. A ce stade la notion de canal de réception disparaît au profit de la notion de base bistatique. Chaque base bistatique, c'est à dire chaque base constituée par le récepteur radar Rx et un émetteur d'opportunité Tx1 donné, fournit pour chaque instant de mesures un jeu de plots fusionnés correspondant chacun à une cible potentielle. Cependant, pour limiter le nombre de plots et ne retenir que les plots pertinents le procédé selon l'invention comporte avantageusement un module complémentaire 34 qui attribue un score à chacun des plots fusionnés produits par le module 32. Selon l'invention, le score attribué à un plot fusionné est égal au nombre de canaux de réception pour lesquels la cible correspondante a été détectée. Par suite, la règle d'acceptation ou de rejet des plots est définie comme suit: - Pour un nombre de canaux égal à 2, tous les plots, y compris les plots élémentaires n'ayant pu être fusionnés avec d'autres plots sont conservés. - Pour un nombre de canaux n supérieur à 2, seuls les plots fusionnés ayant atteint un score de n-p sont conservés. Le terme p est ici un paramètre réglable pour tenir compte de la puissance de l'émetteur considéré, ainsi que du taux de fausse alarme souhaité. Ainsi le module 34 produit, pour chaque instant de mesures discrétisé k une liste de plots fusionnés 35 qui va permettre l'élaboration de pistes 25 élémentaires

L'opération 222 de pistage présentée sur la figure 2, a pour objet de rechercher la présence de cibles dans les données issues d'une même base bistatique,. Pour ce faire on réalise l'association au cours du temps des plots 30 fusionnés 35 pouvant représenter une même cible. Cette opération 222 permet avantageusement: - d'éliminer la fausse alarme résiduelle (et, de ce fait, de ne transmettre à l'étage de fusion aval que les informations pertinentes); - de compenser, par prédiction, un manque momentané de plot 35 fusionné pour entretenir une piste; - de lisser les mesures au travers d'un modèle de dynamique et d'éviter ainsi les données aberrantes. On rappelle ici, qu'un plot peut être considéré comme l'ensemble des valeurs à l'instant k considéré, des paramètres de mesure relatifs à une cible détectée. Par suite l'état à l'instant k de la piste élémentaire associée à matérialisant l'évolution de la cible considérée, est défini par la valeur du vecteur d'état associé à cette piste, vecteur dont les composantes sont la distance, la vitesse et l'accélération bistatiques ainsi que l'azimut et sa dérivée. Cette piste est entretenue après exploitation de l'information issue ~o du plot fusionné qui lui est associé à cet instant.

Comme l'illustre la figure 4, cette opération est réalisée par mise en oeuvre de manière itérative, pour chaque instant de mesure k, des modules de traitement suivants: 15 - un module de gestion 41 chargé du séquencement d'ensemble et orchestrant les autres modules de traitement. - un module 42 d'initialisation de pistes élémentaires; - un module 43 d'association de données, chargé d'identifier les associations les plus vraisemblables entre les plots fusionnés constitués et 20 les pistes élémentaires en cours; - un module 44 de pistage proprement dit, réalisant les fonctions de filtrage et de prédiction permettant en particulier de prédire la valeur prise par une piste élémentaire donnée à l'instant de mesures à venir.

25 Le séquencement réalisé par le module de gestion 41 est illustré par la figure 5. II consiste, à enchaîner les tâches réalisées par les autres modules au rythme d'apparition des plots fusionnés, les plots fusionnés élaborés à un instant k donné servant à initialiser des pistes élémentaires nouvelles ou à entretenir (prolonger) des pistes élémentaires déjà existantes. 30 Selon l'invention, le module de gestion 41 est également chargé de l'élaboration et de la mise à jour de l'état des pistes élémentaires formées. A ce titre il procède à l'attribution d'un score (niveau de vraisemblance) aux pistes élémentaires et à l'élimination des pistes les moins probables. A cet effet, il met en oeuvre les règles suivantes: 35 - un score de départ est attribué à chaque piste. Ce score est proportionnel au nombre de canaux fréquentiels à partir desquels a été élaborés le plot fusionné ayant servi à l'initialisation de la piste considérée. - le score initial attribué, évolue avec le nombre de canaux à partir desquels est élaborés le plot fusionné obtenu à l'instant k en cours et diminue dès lors que l'entretien de la piste s'effectue en mode prédiction, le mode prédiction étant mis en oeuvre dès l'instant où aucun plot fusionné ne peut être utilisé pour entretenir la piste considérée. Au-delà d'un nombre défini de cycles de fonctionnement en mode prédiction, la piste élémentaire prédite est fermée et son numéro d'identification est libéré de façon à pouvoir être réattribué à une piste élémentaire nouvelle. Selon un mode de mise en oeuvre particulier, le score peut être affecté d'un facteur pénalisant, en particulier, par exemple, si des difficultés sont apparues lors de la phase d'association (difficultés à prendre une décision d'association). Ce dernier mécanisme permet avantageusement d'avoir une image de la confiance à accorder à la réalité de la piste correspondante.

Selon l'invention également, le module 43 d'association de données a pour rôle de rechercher les correspondances entre les nouvelles observations (i.e. les nouveaux plots fusionnés) obtenues à un instant k, et les pistes élémentaires en cours. Ces pistes en cours ont été établies à partir des plots fusionnés élaborés aux instants de mesure précédents. La méthode d'association retenue est dérivée de la méthode connue sous le nom de "Méthode des plus proches voisins". Son principe repose sur l'utilisation d'un critère d'association permettant de restreindre l'arbre des hypothèses d'association à l'hypothèse la plus probable. Le critère d'association repose sur une mesure de distance statistique entre les observations prédites pour un instant k (plots fusionnés prédits) par le module de pistage 44 pour les pistes élémentaires en cours d'entretien et les observations, c'est-à-dire les plots fusionnés effectivement disponibles à l'instant k. Autrement dit, si l'on considère la situation à un instant k où l'on a nt pistes entretenues et ny observations (ny plots fusionnés) disponibles, et si l'on considère (yk,Rk la jieme observation (le j1ème plot fusionné) et sa i (t covariance, ainsi que \xk, EXk / l'estimée de l'état de la tième piste et sa covariance, le principe d'association suivi consiste à calculer pour toutes les combinaisons (t,j) une distance dki , homogène à la vraisemblance de la mesure prédite t, connaissant l'observation j E - J Cette distance statistique s'obtient en calculant l'innovation de la piste t, sous une hypothèse de vecteur de mesure yk elle a pour expression: J Yk t Xk dt,j = k t,j -1.t,j i Et.' \k / k 'k [8] Dans laquelle l'Innovation iP a pour expression: .t,j j t ik = Yk ù HXk et la Covariance de l'innovation E.t,i a pour expression: k E.t,j = HExt H +Rk k k La matrice H, qui représente la matrice de passage du vecteur d'état de la piste au vecteur des mesures, est la matrice définie par l'égalité suivante: 1 0 0 0 0 H=0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 J De la sorte, une observation j est considérée, selon l'invention, comme associable à une piste t dès lors que d P est inférieure à un seuil 'y défini par une probabilité de bonne association et une loi du x2 à 3 degrés de liberté.

Le calcul sur l'ensemble des combinaisons (t,j) permet par ailleurs de construire une matrice d'association 0k = di, t E [1, nt } j E [1,ny] [9] [10] Par suite, l'approche des plus proches voisins consiste à ne retenir pour une piste t que l'association à l'observation jt vérifiant l'égalité suivante: ( t i = ar mi dk, < y jE[1,nyj l 5

Selon l'invention encore, le module 42 d'initialisation des pistes élémentaires procède à partir de deux plots fusionnés successifs, Pk_1 et pk, attribuables à une même cible et non encore associés à une piste entretenue.

10 Contrairement au paragraphe précédent, dans la phase d'initialisation on ne dispose pas de prédiction de mesure, la piste à former n'existant pas encore. Par suite, pour décider si deux plots IDk'pk-1) proviennent de la même cible et peuvent donc constituer une piste élémentaire indépendante, le procédé selon l'invention met en oeuvre une démarche heuristique en trois étapes qui

15 sont décrites de la façon suivante: - Première étape : on applique aux plots formés à l'instant k-1 (instant discrétisé) et non associés à des pistes élémentaires une fonction de propagation définissant ces plots à l'instant k comme suit (la propagation se

20 fait sur la valeur nominale et l'incertitude des composantes) :

et [12] rb {7Pk = rb pk-1 + Vb pk-1 (tk ù tk-1) Pk 1Vb = VbPk-1 éPk = éPk-1 [13] 25 2 2 2 Pk-1 + (tk û tk-1) •Q Pk-1 + (tk û tk-1)5.ay2/20 rb rb vpk-1 + (tk û tk-1)3.ay/3 b 2 +(tk -tk_1) 3 2 ePk .aw/3 [14] Où ay et a sont des constantes associées au bruit de modèle de la cible. - Seconde étape : Identification des plots compatibles. Selon l'invention, deux plots sont déclarés compatibles si les trois inégalités suivantes sont vérifiées : rb k rbPk ubk û Vbk ePk "Pk /

Cr Pk + Q Pk rb rb / G Qvb ^ 3.I a +a- ) ePk ePk 3. [15] On note ici que comme la composante vitesse vb peut être déterminée par le radar avec précision et que comme une cible même en vol rectiligne voit sa vitesse bistatique varier, le procédé selon l'invention, pour pouvoir trouver des plots successifs à associer, utilise une fenêtre de chaînage (Qvb) relativement large sur l'axe vitesse. Sans quoi, aucune piste nouvelle ne pourrait être ouverte.

- Troisième étape : Initialisation proprement dite d'une piste. L'ouverture d'une piste élémentaire nouvelle consiste, pour le module d'initialisation 42, à définir son état initial. Selon l'invention cet état est considéré comme gaussien et donc totalement décrit par ses deux premiers moments. Selon le procédé de l'invention l'initialisation se calcule comme suit : tk-1) ( [16] finit rb finit Vb finit Yb einit Wfinit ePk ePk ePkù1 Et 0 0 0 0 2 G Pk rb O CY Pk O O O v b 0 0 62init 0 0 Yb [17] s' 2 0 O O (5ePk 0 0 0 0 0 62init O) où a- 2ini1 et a finit sont des constantes fixées pour permettre le suivi, Yb Wb sans décrochage du filtre, des cibles les plus rapides à pister. Il est à noter qu'en procédant ainsi, le module d'initialisation peut procéder à 10 la création de plusieurs pistes élémentaires à partir d'un même plot pk à l'instant k. L'initialisation peut donc engendrer une surabondance de pistes. Toutefois, les pistes élémentaires non entretenues par des plots fusionnés ultérieurs disparaîtront au fil du temps du fait de la diminution de leur score. 15 Le module de pistage 44 a, quant à lui, pour rôle d'établir une estimation (au regard de la théorie de l'estimation en temps discret) de l'état x de la cible (variable d'état du système) moyennant un modèle de dynamique et un modèle d'observation. Il est basé, selon l'invention, sur l'utilisation d'un filtre Kalman en temps discret, dont les entrées/sorties sont 20 définies comme suit: EXinit = - la variable d'état est ici l'état d'évolution de la cible considérée, état modélisé par un processus aléatoire )(klà valeur dans 1185, dont les composantes sont : lrb,k Vb,k Yb,k 8k Wk j et OÙ rb,k , Vb,k , Yb,k ek et wk représentent respectivement la distance bistatique [m], la vitesse bistatique [m/s], l'accélération bistatique [misls], l'azimut de la cible vue du 5 récepteur [rad] et la vitesse angulaire de l'azimut de la cible [rad/s]

- l'évolution de la dynamique de la cible est représentée de manière connue par le système linéaire à temps discret suivant :

10 Xk =FXk-1 +Wk [18]

où le processus {Wk t est un bruit blanc gaussien centré, de matrice de covariance Q supposée invariante dans le temps.

15 Si l'on note T le pas d'échantillonnage, c'est à dire le laps de temps séparant deux instants de mesure, F et Q ont en outre respectivement pour expressions connues: ( 1 T T2/2 0 Ol 0 1 T 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 T 0 0 0 0 1 et F= 20 [19] Q=6y2 rT5/20 T4/8 T3/6 0 0 T4/8 T3/3 T2/2 0 0 T3/6 T2/2 T 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0l(0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 w + 0 0 0 0 0 [20] 0 0 0 T3/3 T2/2 0 0 0 T2/2 T - pour un plot fusionné pk donné, les mesures délivrées à l'instant k 25 par la chaîne de traitement (variable d'observation sont, comme il a été dit précédemment, rassemblées dans le vecteur Yk = rb,k Vb,k ek ] représentant 21 ce plot. Elles sont entachées d'une erreur modélisée par un bruit blanc gaussien centré {vk j, de matrice de covariance Rk: 2 6rb k 0 0 2 Rk = 0 6rb,k 0 0 0 6e 2 k Par suite, l'équation d'observation, modélisant le senseur, s'écrit Yk = HXk + Vk [22] (1 o o o o 1 o avec H= 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 A chaque instant k, l'état estimé de la cible sera donc caractérisé par les deux premiers moments du processus {Xk j, sa moyenne conditionnelle Xk et sa covariance conditionnelle ÎXk , définies par: 15 Xk =E Xk Yk [23] =E (Xk ùXk)(Xk et 1Xk Xk) Yk [24] 20 avec Yk = {yj }j=1,...,k . On notera que E représente ici l'espérance mathématique.

Du fait de la linéarité des modèles, du caractère gaussien des bruits 25 additifs et sous une hypothèse de conditions initiales gaussiennes pour l'état, le filtre optimal pour l'estimation de l'état d'une cible correspond donc au filtre de Kalman définit comme suit: - Etat prédit: - Covariance prédite: - Innovation: Xk =E Xk yk-1 = FX k-1 Ixk =E `Xk - Xk )(Xk -Xk l = FËxk-1F +Q ik =Yk - HXk [25] yk-1 [26] [27] - Covariance de l'innovation: E;k =HExkH +Rk [28] - Gain de Kalman: Kk = ~xkl-i~;k1 [29]

- Etat estimé: Xk = Xk +Kkik [30] - Covariance de l'état estimée: Éxk = ~I ùKkHxk [31] La mise en oeuvre d'un tel filtre permet ainsi de déterminer à partir de l'état estimé d'une piste élémentaire à l'instant k-1, l'état prédit de cette piste pour l'instant k, la mesure prédite pour la cible correspondante. Cette mesure sera fournie au module 43 qui réalisera au temps k l'association des plots fusionnés avec pistes élémentaires existantes. Cette mesure prédite permet de déterminer, si un plot fusionné disponible à l'instant k peut être associé à une piste élémentaire existante. Si tel est le cas ce plot sera exploité pour estimer l'état de la piste élémentaire considérée à l'instant k. Dans l'hypothèse où aucune observation, c'est à dire aucun plot fusionné ne peut être associé à une piste élémentaire donnée, cette dernière est alors prise en charge dans un mode de prédiction pure, pour lequel l'état d'une piste à l'instant k n'est plus déterminé que par l'équation d'évolution de la dynamique : - Etat prédit: x k = Fx k_1 - Covariance prédite: EXk = FEXk_1F +Q Ce type de prise en charge cesse sitôt qu'une nouvelle association est possible à un instant k donné ou encore cesse par abandon de la piste par le système (score trop faible). Le module de gestion 41 met par ailleurs en oeuvre une opération de nettoyage consistant à supprimer les pistes non entretenues ou aberrantes.

L'étape 222 de formation de pistes élémentaires permet donc d'associer au cours du temps des plots fusionnés produits par les différents canaux relatifs à une même base bistatique. Elle conduit à l'élaboration et à l'entretien d'une table de pistes élémentaires, table qui contient notamment pour chaque piste son numéro, la valeur à l'instant donné du vecteur d'état de la piste, ainsi que le score qui lui est attribué et qui traduit la vraisemblance de la piste. Selon l'invention, cette table est remise à jour à chaque itération, c'est à dire pour chaque nouvel instant k de mesure. Les données mises à jour sont exploitées par l'étape suivante 24 pour initialiser et entretenir des pistes globales.

Les figures 6 et 7 illustrent le principe de fonctionnement de l'étape 24 de fusion aval constituant la seconde étape du procédé selon l'invention. L'étape 24 de fusion aval est chargée de la fusion de l'ensemble des pistes élémentaires élaborées lors de l'étape 23 de fusion amont, pistes élémentaires attachées à chacune des bases bistatiques. Le but est de produire des informations pertinentes quant à la situation aérienne entourant le radar. Au cours de cette étape, qui constitue le coeur du traitement des données, on réalise les actions suivantes: - associer les pistes élémentaires produites par les différentes bases bistatiques pour rechercher et sélectionner, parmi toutes les associations inter-bases de pistes élémentaires possibles, les associations de pistes élémentaires les plus vraisemblables. Les associations les plus vraisemblables sont celles qui conduisent à la formation d'une piste globale correspondant réellement à une cible. - fusionner les mesures relatives aux pistes élémentaires associées 35 pour construire des pseudo-mesures relatives aux pistes globales entretenues. - Tenir à jour l'état des pistes globales formées et le faire vivre au rythme des apparitions/disparitions des pistes élémentaires contributrices. Le synoptique de la figure 6 présente l'organisation des différents modules de traitement mis en oeuvre par l'étape de fusion aval.

L'architecture du traitement de fusion aval est dérivée des architectures connues des pisteurs mufti-cibles/mufti-senseurs. On y distingue principalement les modules suivants: ~o - un module 62 d'initialisation de pistes globales, chargé de procéder à la création de pistes globales en passant en revue toutes les associations possibles de pistes élémentaires, et d'identifier les associations les plus vraisemblables. - un module 63 d'association pistes élémentairesûpistes globales, 15 chargé d'associer des plots constitutifs des pistes élémentaires, aux pistes globales et, le cas échéant, de raccrocher de nouvelles pistes élémentaires à une piste globale existante. - un module 64 de localisation, chargé d'estimer, à partir des mesures de distance bistatique relatives aux pistes élémentaires associées à la piste 20 globale considérée, la position de la cible dans le repère cartésien de référence. - Un module 65 de pistage, chargé d'estimer la position et la vitesse (i.e. l'état) de la cible au regard d'un vecteur d'observations et d'un modèle de dynamique de cible. 25 - un module de gestion 61, chargé du séquencement de la mise en oeuvre des différents modules et procédant, à chaque itération, au nettoyage des pistes globales mortes et/ou aberrantes.

Le séquencement d'ensemble de la phase de fusion aval, illustré par 30 la figure 7, est réalisé par le module de gestion 61. Il consiste essentiellement, de manière classique, à enchaîner de manière itérative les tâches réalisées par les modules 62, 63 et 64 au rythme des instants k d'élaboration des plots fusionnés constituant les pistes élémentaires. Selon l'invention, le module de gestion 61 est également chargé de 35 l'élaboration et de l'entretien de la table des pistes globales. A ce titre il attribue un numéro à chaque piste fusionnée globale formée. Ce numéro est attribué à la piste considérée pour toute sa durée d'existence. Il procède également à l'attribution d'un score (niveau de vraisemblance) à chacune des pistes globales entretenues. Selon l'invention, le score attribué à une piste globale correspond par exemple à la somme des scores des pistes élémentaires contribuant à son entretien. Par suite, la disparition de l'ensemble des pistes élémentaires alimentant une piste globale conduit à une annulation du score de la piste globale considérée et à la mise en oeuvre d'une procédure de prédiction pure de l'état de cette piste. Au-delà d'un certain nombre d'itérations sans amélioration du score, la piste globale est abandonnée et le module de gestion l'élimine de la table des pistes globales. Son numéro est alors disponible pour être attribué à une piste formée ultérieurement.

Le module 62 d'initialisation exploite les pistes de la liste des pistes élémentaires n'ayant pas encore fait l'objet d'une association avec une piste globale, ou encore celles qui, ayant été exclues d'une association antérieure, n'ont pu être associées à aucune autre piste globale existante. Comme cela a été dit précédemment, toute piste globale est initialisée par association de deux pistes élémentaires élaborées à partir de deux bases bistatiques distinctes. Selon l'invention, l'initialisation d'une piste globale se décompose en cinq étapes réalisées dans l'ordre suivant: - première étape : test de la cohérence en azimut des pistes 25 élémentaires candidates à une association; - deuxième étape : test cohérence en distance des pistes élémentaires candidates; - troisième étape : test de cohérence en vitesse des pistes élémentaires candidates; 30 - quatrième étape : initialisation d'une piste globale; - cinquième étape : extension du nombre de pistes élémentaires contributrices (i.e. du nombre de base bistatique) de la piste globale nouvellement créée. Les tests des trois premières étapes sont réalisés sur les plots représentant 35 l'état des pistes élémentaires considérés à un instant k donné. Ces trois étapes sont réalisées séquentiellement, le passage d'une étape à la suivante est conditionné par la réussite du test associé à l'étape en cours. Elles constituent ensemble le test de vraisemblance de l'association, test dont le résultat conditionne l'exécution de la quatrième et de la cinquième étape.

Selon l'invention, la première étape exploite la cohérence en azimut des pistes élémentaires candidates. Elle met en oeuvre un premier test (test n°1) qui consiste à calculer l'écart d'azimut (APTx -0 ) Tcentre les plots extrémités, à l'instant k, des deux pistes élémentaires candidates PTX; et PTxi.

Si cet écart est supérieur à une valeur fixée, la procédure d'initialisation s'arrête sinon l'étape suivante est réalisée. Ce premier test permet d'éliminer instantanément les tentatives d'association non consistantes (associations non vraisemblables).

Selon l'invention, la deuxième étape analyse la cohérence en distances des pistes candidates à une association. Elle met en oeuvre un second test (test n° 2) pour déterminer la vraisemblance de l'association envisagée. Cette seconde étape qui effectue la localisation de ces deux plots à partir des azimuts et des distances bistatiques, est divisée en deux parties :

- La première partie consiste à vérifier rapidement si les deux ellipsoïdes associées aux deux pistes élémentaires se croisent dans le secteur angulaire correspondant à leur azimut moyen et si oui, quelle est la position (x,y,z) de ce croisement.

Cette vérification consiste, sous une hypothèse d'émetteur et de récepteur coplanaire, à trouver, si elle existe, la solution du système : RPTxi2 û L? Rb~xi2 ûL? Rb 1 = 0 [32] 2RbX' û Li cos(6 û A; )cos(4 2 Rb xi û Li cos(8 û Ai)cos(q) où Rb x' Rb X' représentent les distances bistatiques des plots extrémités des pistes élémentaires candidates PTX; et PTXi. l'azimut moyen de ces plots, (L;,Li) les distances émetteurs-récepteurs des bases bistatiques desquelles sont issues les pistes élémentaires candidates et (A;,Ai) les azimuts sous lesquels les émetteurs de ces mêmes bases bistatiques sont vus par les récepteurs. La solution de ce système s'écrit: 2.rRPrXi 2 û b L2 \ R PrXj -2 Rb 2 b R PTxj b 2 _ .Lj.cos(9û01)û2. Rb x' ûLj .Licos(û0;) R Prxi 2 ûL2 b [33] cosO = 2 i

Par suite, une première donnée par: = p.cos(à).cos(cp) = p.sin(A)cos(cp) z = p.sin((p) OÙ (RbXi 2 _Li .Li.cos(AûAI) P= /-2.Rb xi .L~.cos û Aj 15 - La seconde partie consiste à caractériser par sa position la zone de localisation correspondant à la zone d'intersection des deux ellipsoïdes (zone correspondant aux positions probables de la cible). Pour ce faire, on applique par exemple le procédé décrit dans la demande de brevet français n° 06 10961 déposée par la demanderesse le 15/12/2006. Ce procédé renvoie une 20 liste de pavés jointifs décrivant, si elle existe, la zone d'intersection des ellipsoïdes de localisation utilisées, de manière connue, pour la localisation fine de la cible dans les systèmes radars bistatiques. Chaque pavé correspond à un parallélépipède caractérisé par la position de son centre et la largeur de chacun de ses cotés, la réunion de ces pavés englobant la zone 25 d'intersection. estimation de la localisation de la cible est [34] 2 bxi ûLi .L;.cos(AûA;) û 2.Rbxi .Licos(A û A; ) [35] L'ensemble de ces pavés est ici exploité pour représenter cette zone par une position moyenne et une matrice de covariance. Ces deux quantités sont évaluées comme suit : Selon l'invention, on évalue la probabilité de chacun des pavés solutions obtenus en appliquant le procédé décrit dans la demande de brevet citée précédemment, en mettant en correspondance les mesures des distances bistatiques issues des pistes élémentaires et la projection du centre du pavé dans les bases bistatiques correspondant aux mesures (i.e. aux pistes élémentaires). Si l'on note xm la position, dans le repère de référence, du centre d'un pavé m constituant une solution, sa distance bistatique dans la base bistatique associée à la première piste s'écrit : + 2 i,m rb = x -x [36] 2 En notant rb'm,6_;,m la distance bistatique associée au plot de la rb piste PTxi et son écart-type, la probabilité du pavé m d'appartenir à la mesure de distance bistatique dans la base i est prise égale à -i,m i,m rb ùrb Frr m Rx Pi,m =1-Erf rb i [37] [38] où Erf correspond à la fonction Erreur Gaussienne classique : 2 Erf(x) = 1 e-t dt Ce calcul de probabilité est itéré sur tous les pavés et sur toutes les bases bistatique (ici deux). En notant Np le nombre total de pavé, la probabilité finale du pavé m s'obtient comme suit : [39] P i,m .P j,m Pm = rb rb Np P i,k •P k=1 rb rb La zone d'incertitude est, selon l'invention, caractérisée par sa moyenne et sa matrice de covariance, calculée comme suit à partir des probabilités 5 précédentes : Np X ù kxk

k=1 et 2 2 2 6xx 6xy axz E. EPk(Xk xk ù X) = 6zy 6yy 6@Z k=l 2 2 2 \6 yz a x z Dans l'hypothèse favorable où l'association est considérée comme vraisemblable, la troisième étape du module d'association est engagée. 15 Le test de cohérence en vitesse mis en oeuvre au cours de cette troisième étape, permet de confirmer les résultats de tests de l'étape précédente. Il consiste à déterminer, sous une hypothèse que les deux pistes élémentaires considérées sont liées à la même cible, la vitesse de cette dernière, vitesse exprimée par ses composantes vx et vy dans le repère 20 cartésien de référence lié au radar (i.e. au récepteur). La composante vZ de la vitesse n'est ici pas considérée dans la mesure où, pour la majorité des cibles, la vitesse ascensionnelle est négligeable par rapport aux autres composantes et que sa détermination nécessite de traiter les informations élaborées non pas par deux, mais trois 25 bases bistatiques distinctes, ce qui complique souvent inutilement les calculs. La détermination de la vitesse supposée de la cible consiste ainsi, selon l'invention, à résoudre le système linéaire suivant : 10 [41] [41] t t t t x vx y vy t t t t x vx y vy û A xt yt Tx,Txj l i Vb Vb b t vx t Vy [42] ( ~~ -2 avec t T' ùXRx t T X ùX ° + Xt Y Y ° yt ùyRx + A x y t = x t ù x1 2 t xR x 2 t T 2 t R 2 [43] it X ù Y Y c Y y x j Xt ù XT0 Xt ù xRx Yt T Yt ù YRx Tx,Tx + + t t XR x 2 Yt yTi yt _yRx 2 x ù xTc x ù 2 2 et où xt et yt représentent les coordonnées de la cible obtenues à l'issue du test n° 2 de l'étape précédente. Les inconnues du système sont ici les valeurs vX et v@ des composantes cartésiennes du vecteur vitesse de la cible. Par suite le test de cohérence consiste à déterminer si le module de cette vitesse supposée est inférieur à une vitesse maximale donnée. Dans l'affirmative, la vraisemblance de l'association des deux pistes élémentaires est confirmée. Dans le cas contraire, en revanche, l'association est abandonnée. Dans l'hypothèse favorable où l'association est considérée comme confirmée, la quatrième étape du module 62 d'initialisation est engagée (initialisation d'une piste globale). L'état initial de la piste fusionnée globale est alors représenté par une grandeur moyenne xinit et une matrice de covariance Exinit construites à partir des résultats obtenus à l'issue des deuxième et troisième étapes. On peut écrire: C t t t xinit = x VxtY vytZ 0 [44] et a xtxt 0 a xtyt 0 a xtZt 0 2 2 0 avt 0 avt vt 0 0 x y y Xtyt 0 a @tyt 0 a @tZt 0 0 av 2 2 yt vyt 0 avyt 0 0 2t t 0 a2t t 0 a2 a t t 0 xz yz zz 0 0 0 0 0 avt 2 z où : 2 2 ~/ 2 \/ v avxt avyt vyt ( t t a b 0 t t = Ax'y v Ax'y [46] 2 2 0 a2 i xTx avt vt avt y y y T l t Tx Tx vb/\ avec av t =Ce z La quatrième étape du module d'initialisation 62 est finalement suivie par la cinquième et dernière étape qui consiste à essayer d'agréger à la piste globale d'autres pistes élémentaires venant des bases bistatiques non mises à contribution lors de l'initialisation de la piste globale nouvellement créée (N-2 bases pour un ensemble total de N bases). Le processus d'association pistes élémentaires-pistes globales implémenté à ce stade est identique au processus implémenté par le module 63. Il ne concerne cependant que les pistes élémentaires pour lesquelles une agrégation à une piste globale déjà formée (opération réalisée par le module 63), n'a pas été possible. Le module 63 d'association "pistes élémentaires-pistes globales" ou module d'association, cherche d'une part à confirmer la vraisemblance de des associations déjà réalisées et d'autre part à étendre le nombre de base bistatique qui contribuent à l'entretien des pistes globales en cours. A ce titre, il est effectue les trois tâches suivantes : - confirmer à l'instant k considéré l'appartenance des pistes E xinit 1 [45] élémentaires aux pistes globales auxquelles elles étaient déjà associées à l'instant k-1. Si à l'instant k, l'appartenance d'une piste élémentaire donnée à une piste globale n'est plus avérée, alors la piste élémentaire est dissociée de la piste globale. Elle devient de ce fait disponible, soit pour une association avec une autre piste globale à l'instant k, soit, à l'instant k+1, pour la constitution avec une autre piste élémentaire également non associée, d'une nouvelle piste globale (module 65). - rechercher si une ou plusieurs pistes élémentaires nouvelles, non encore associées, peuvent être associées à des pistes globales existantes. - rechercher si des pistes élémentaires peuvent être associées à des pistes globales en prédiction depuis q cycles. Selon l'invention, l'opération d'association d'une piste élémentaire à une piste globale vise à élargir le nombre de base bistatiques contributrices. Pour ce faire on recherche, parmi les pistes élémentaires issues des bases bistatiques non encore contributrices, si certaines ne pourraient pas être associées à la piste globale considérée en imposant, dans le cas ou plusieurs pistes élémentaires candidates seraient identifiées, le choix de la plus probable. Le processus d'association est itéré sur l'ensemble des pistes globale en cours d'entretien. Il est réalisé comme suit : Boucle sur les Bases Bistatiques (indice b) Recherche des pistes globales {gtrk\b} ne contenant pas la base b. Fin Boucle Boucle sur les pistes globales {gtrk\b} (indice i ) Boucle sur les pistes élémentaires de la base bistatique sous test (indice m) Calcul des distance statistique Yi,m (image de la vraisemblance) entre les pistes globales retenues et les pistes élémentaires. 30 Fin Boucle sur les pistes élémentaires Fin Boucle sur les pistes globales

Boucle sur les pistes globales {gtrk,b} (indice i ) Boucle sur les pistes élémentaires de la base bistatique sous test 35 (indice m) Recherche de la piste élémentaire petrkl la plus vraisemblable (i.e. qui minimise une distance statistique tout en restant inférieure à un niveau maximal) : Yref = argmin{m}(Yi,m < Ymax) = Yi,petrk2 Recherche de la piste élémentaire petrk2 la plus vraisemblable après petrkl Ymem = argmin{m≠petrkl}(Yi,m < Ymax) = Yi,Petrk2 Fin Boucle sur les pistes élémentaires ~o Si petrkl et petrk2 n'existent pas alors on passe à l'indice i suivant. Fin Si Si petrkl existe mais pas petrk2 alors l'association existent. L'association entre la piste élémentaire petrkl et la piste globale i est prononcée. 15 Fin Si Si petrkl et petrk2 existent alors : Boucle sur les pistes globales hors piste i (indice n) Recherche si une piste globale n'aurait pas une vraisemblance avec la piste élémentaire petrkl plus importante que la piste i. Ce test revient à vérifier s'il existe un indice n;nv tel que yn;nv,petrk '- YI,petrkl . Fin Boucle sur les pistes globales Si aucun indice n;n , n'a été trouvé, l'association entre la piste élémentaire petrkl et la piste globale i est prononcée. Sinon, l'association entre la piste élémentaire petrk2 et la piste globale i est prononcée. Fin Si Si un indice n;nä a été trouvé, l'association entre la piste élémentaire petrkl et la piste globale i est invalidée. Fin Si 20 25 30 35 Fin Boucle sur les pistes élémentaires Le calcul de la distance statistique y entre une piste globale i et une piste élémentaire j d'une base b s'obtient comme suit en projetant la piste globale dans la base bistatique b : Soit g la fonctionnelle de passage (explicitée équation [48]) des coordonnées cartésiennes X du repère (RX, x, y, z) aux coordonnées bistatiques Y de la base bistatique b, où X = [x vX y vy z vZ ' et Y = [rb vb6]' . Si (xk,-ÉXk )représentent respectivement la prédiction de l'état de la piste globale à l'instant k et sa covariance, alors sa projection dans la base 1 o bistatique s'écrit ÿk = g(xk) avec: 1 2 2 2\2 ,\ 2 [Yk 2 2~Xk Tx + Yk Tx +~Zk Tx ~ + Xk - XRx +-YRx) +~Zk - ZRx )

(Xk -XTx )Vx,k + (Yk -YTx )Vy,k +(Zk -ZTx )Vz,k (Xk -XRx )Vx,k +(Yk Y' Vy,k +(Zk -ZRx )vz,k 1 l r l + /Xk -XTx Iz+Yk -YTx Z+IZk -ZTx I IXk-XRX +(Yk - YRx J2+(Zk-ZRx )2\ R x Xk XRx En notant (Yk,Rk) l'état de la piste élémentaire (restreint aux trois

15 composantes bistatiques rb, Vb et e précédemment évoquées) et sa covariance, la distance statistique y s'obtient comme suit : Y = Vkrk1Vk [48] avec vk = Yk ùg(xk) et ri< = Gk~XkGk'+Rk , Gk correspondant à la

20 linéarisation de g en xk : Gk = ag ax Les opérations d'initialisation 62 et d'association 63 ayant été effectuées, le module 64 de localisation selon l'invention, procède à la localisation des pistes globales. Il peut s'agir selon le cas de pistes globales 25 nouvellement formées en fonction de l'état des pistes élémentaires à l'instant k considéré ou bien de pistes globales préexistantes et dont l'existence est g atan Yk y [47] X=Xk confirmée par l'état des pistes élémentaires à cet instant. Il permet de construire les observations de position qui sont utilisées par le module de pistage 65 pour réaliser l'entretien des pistes globales. Le vecteur d'observation contient d'une part le résultat de la fusion des distances bistatiques extraites des pistes élémentaires et d'autre part les vitesses bistatiques extraites des ces mêmes pistes élémentaires. Selon l'invention, la fusion des distances bistatiques, fournies dans l'état des pistes élémentaires, est réalisée en reconstruisant la position de la cible à partir de plusieurs distances bistatique issues des différentes couples émetteur/récepteur. Cette reconstruction peut être réalisée par tout procédé approprié connu, en particulier par le procédé mis en oeuvre dans le module 62 d'initialisation des pistes globales, pour le test de cohérence en distance effectué par la seconde étape (seconde partie); le procédé étant ici étendu au nombre de piste élémentaires impliquées à l'instant k dans la piste globale dont on veut construire le vecteur d'observation. Le vecteur d'observation est alors défini comme suit: Ygt = X f Yf Zf vbt1 Vbt2 ... vbtn [49] et ' 2 2 2 aXf QXfYf aXfZf 0 0 0 2 2 2 6XfYf aYf QYfZf 0 0 0 2 2 2 aXfZf aYfZf QZf 0 0 0 R = 0 0 0 a2et1 0 0 [50] Ygt Vb 0 0 0 0 62et2 0 Vb 0 0 0 0 0 0 0 a2etn Vb l R représentant la covariance de ygt . Ygt Les paramètres relatifs aux pistes globales à l'instant k considéré ayant été calculés, le module 65 de pistage procède à l'estimation de l'état de la piste, à sa prédiction à l'instant k+1 et à la prédiction de sa mesure associée. Cette dernière est destinée à être utilisée par le module d'association 63 pour évaluer si à l'instant k+1 une piste élémentaire donnée peut être associée à une piste globale existante. On rappelle ici que selon l'invention, une piste élémentaire n'est associée, à un instant k donné, qu'à une seule piste globale. Selon l'invention, l'évolution de l'état de la cible est modélisée par un processus aléatoire jxk à valeur dans X86, décrivant la vitesse et la position de la cible considérée, et dont les composantes sont: [x vX y vy z vZ] . Ce processus est régit par l'équation d'évolution linéaire en temps discret correspondant au modèle position/vitesse suivant :

X k= FX k-1 + w k [51] avec

1 T 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 F= 0 0 1 T 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 T 0 0 0 0 0 1 20 et dans laquelle le processus twO, à valeur dans X86, est un bruit blanc gaussien centré, de matrice de covariance Q constante :15 T3 3 T2 2 0 0 0 0 T 2 T 0 0 0 0 0 0 T33 T22 0 0 +a2Z 0 0 T2 2 T 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Où T correspond à l'écart de temps entre les instants k et k+1.

Le choix de ce modèle d'état est ici fixé par la nature des cibles prioritaires du radar. Le processus d'observation regroupe quant à lui, les mesures fusionnées de position exprimées dans le repère cartésien du radar et les mesures de vitesse bistatique issues de chaque piste élémentaire contribuant à la piste globale. Le modèle d'observation est donc non-linéaire et à dimension variable dans le temps. Le processus d'observation est en outre défini comme un processus aléatoire jyk , à valeur dans R3+nb_cet, où nb_cet représente le nombre de pistes élémentaires associées ("cet" est l'acronyme de la dénomination 15 anglo-saxonne "contributive elementary track" ). Ce processus d'observation {yk} de composantes x y z vbtl vbt2 vbtn est défini par l'équation d'observation:

Yk =h(xk)+Vk [53] 20 dans laquelle 'vk est un bruit blanc gaussien dont la matrice de covariance Rk définie plus haut ( dans la définition du vecteur d'observation) correspond aux précisions des mesures à l'instant k. h représente ici la fonctionnelle d'observation du processus d'évolution définies de R6 vers [R3+nb-cet comme 25 Suit: ( 2 Q=6Vxy 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 T3 3 T4 0 0 0 0 T2~ T i 38 X y z et1 et1 ett (x ùxTx )vx + (y ùyTx )vy + (z ùzTx )vz (x ùxRx )vx + (y ùyRx )vy + (z ùzRx )vz

~( 2 i ~2 ( \ Y2 (( 2 .2 . 2 x xTxn + Y Tett + Z zTxt, x xRx + y yRx + z ûzRx Y

/ / \ l / et2 et2 et2 (x û xTx )vx + (y û yTx )v y + (z û zTx )vz + \2 ,2 et2 et2 et2 xûxTx + yûyTx + zûzTx ,y (x - xRx )vx + (y - yRx )vy + (z - zRx )vz i ,2 i xùxRx + yùyRx + ZùzRx J2 Tetn Tetn etn (x - xTx )vx + (y - yTx )vy + (z - zTx )vz + \2 2 ( \2 XûXRx + yûyRx I + ZûzRx \2 2 etn etn etn XûxTx + yûyTx + Z ù zTx Y2 (x - xRx )vx + (y - yRx )vy + (z - zRx )vz h x Y z eti yb et2 Vb [54] Par suite le module de pistage 65 selon l'invention procède pour chaque instant de mesure k, à la prédiction des composantes du vecteur d'état correspondant à chaque piste fusionnée globale à partir de l'estimation des composantes du vecteur d'état à l'instant k-1, cette estimation étant elle-même réalisée à partir du vecteur d'observation élaboré au moyen des mesures relatives pour l'instant k-1 aux pistes élémentaires associées à la piste globale considérée et de la prédiction des composantes du vecteur d'état à l'instant k-1. Le procédé mis en oeuvre est ici un procédé récursif décrit par à un filtre de Kalman étendu dont les équations de définition sont les suivantes: Etat prédit: Xk = Fxkù1 [55] Covariance prédite: EXk = FZXkû1 F + Q Linéarisation de la fonctionnelle d'observation: Hk = ah ax [56] [57] X=)Z k Innovation: ik = Yk ù h(xk) [58] Covariance de l'innovation : Zik = HkExkHk +Rk [59] Gain de filtrage: Kk = ExkHkE;k1 [60] Etat estimé: xk = xk +Kkik [61] Covariance estimée: ~xk = ù KkHkxk [62]

1 L'état initial (xo,Exo) est ici supposé gaussien. A l'issu de l'étape 24 de fusion aval, on dispose donc pour chaque instant k de mesure d'une liste de pistes fusionnées globales, chaque piste 15 étant caractérisée par la valeur du vecteur d'état xk de la cible à laquelle elle correspond, cette piste globale est alimentée par les mesures associées aux plots fusionnés représentant les différentes pistes élémentaires obtenues à l'issue de l'étape 23 de fusion amont et associées à la pistes globale considérée. Le procédé selon l'invention telle que décrit ici, permet donc 20 avantageusement de réaliser la fusion d'informations provenant de différentes bases bistatiques, chaque base bistatique pouvant traiter des signaux au travers de différents canaux de réception. Cette fusion est avantageusement rendue possible bien que les mesures effectuées par les différentes bases bistatiques ne soient initialement pas exprimées dans le 25 même repère de référence.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de pistage pour systèmes radars multistatiques et multicanaux, ledit procédé élaborant des pistes fusionnées globales par association des plots élémentaires élaborés par les différentes canaux de réception (21) des différentes bases bistatiques composant le système, caractérisé en ce qu'il comporte: - une première étape (23) de fusion amont pour élaborer, pour chaque base bistatique, des plots fusionnés en associant des plots élémentaires relatifs à une même cible, élaborés au cours du temps par les différentes voies de réception de la base bistatique considérée, les plots fusionnés produits étant associés au cours du temps pour former des pistes élémentaires (25) chaque piste élémentaire caractérisant l'évolution d'une cible donnée; - une seconde étape (24) de fusion aval pour élaborer des pistes globales (26) en associant les plots fusionnés (35) constituant des pistes élémentaires (25) élaborées par des bases bistatiques différentes et relatives à une même cible, et en fusionnant les mesures formant les différents plots fusionnés pour constituer des mesures globales utilisées comme vecteurs d'observations pour entretenir les pistes globales (25) constituées, de sorte que chaque objet détecté ne soit représenté que par une piste globale unique.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque, plot fusionné j (25) étant caractérisé par un vecteur de mesure yj=(rb, vb,O), la première étape (23) de fusion amont met en oeuvre une opération (22) de constitution de piste élémentaires qui comporte elle-même pour chaque instant de mesure: - une première étape (221) de fusion de plots pour associer les plots élémentaires des différents canaux de réception de chaque base bistatique qui présentent, pour un instant de mesure donnée, des vecteurs de mesure yy proches les uns des autres et former des plots fusionnés; - une deuxième étape (222) de construction de pistes élémentaires à partir des plots fusionnés, une piste élémentaire étantconstituée par la succession dans le temps des plots fusionnés relatifs à une même cible.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape 221 de fusion de plots comporte elle-même les modules suivants: - un premier module (31) d'agrégation de plots qui associe les plots élémentaires des différents canaux de réception de chaque base bistatique qui présentent, pour un instant de mesure donnée, des vecteurs de mesure yi proches les uns des autres et former des 1 o plots fusionnés; - un deuxième module (32) de fusion des plots élémentaires agrégés qui élabore pour chaque agrégat un vecteur de mesure résultant y unique formant un plot fusionné, ce vecteur de mesures étant constitué à partir des vecteurs de mesure yi des plots 15 élémentaires agrégés, le plot fusionné étant utilisé pour former une piste élémentaire donnée; - un troisième module (34) qui contrôle l'état des pistes élémentaires formées pour déterminer la vraisemblance de la piste élémentaire considérée en fonction du nombre de plots élémentaires 20 formant l'agrégat à l'origine des plots fusionnés constituant la piste.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier module (31) d'agrégation de plots associe deux plots élémentaires pi et P2 dont les vecteurs de mesure y, et y2 vérifient le critère de 25 proximité constitué par les trois égalités simultanées suivantes: [rb' ù 2arb, + 2arb, in Lrb 2 - 2arti2 ; rb 2 + 2Q b2 ]≠ 0 [vgl ù 2Qvb, ; vb~ + 26vb, ] n [vb2 ù 2CTvb2 ; vb2 + 2avb2 0 30 et [OP1 - 26ep, ; @p1 + 2a ep1 Jn L@p2 - 2aep2 ; 61132 + 2a0p2 ]≠ 0 où (arp, ; o vp, , aep,) et (arp2; Qvp2, Qep2) représentent b b b b respectivement les composantes des matrices de covariance R etassociées aux vecteurs de mesures yi(rb, vb, 6) des plots considérés J R étant définie par R = an, 0 0 0 a vb 0 0 0 Qé
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le deuxième module (32) élabore pour chaque agrégat, un vecteur de mesures y(rb, Vb, az), à partir des vecteurs de mesures yi(rb, Vb, az) des plots formant l'agrégat, y étant défini par les relations suivantes: N ( N y=RIR)-1yi et R= ) où Ri représente la matrice de covariance associée au vecteur de 10 mesures yi.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la seconde étape (24) de fusion aval met en oeuvre de manière cyclique, pour chaque instant de mesure, les 15 modules de traitement suivants: - un module 62 d'initialisation de nouvelles pistes globales à partir des pistes élémentaires non encore associée issues des différentes bases bistatiques; - un module 63 d'association des pistes élémentaires aux pistes 20 globale déjà formées, l'association étant réalisée si, pour l'instant considéré, le vecteur de mesure y associé à la piste élémentaire est statistiquement proche du vecteur d'observations prédit représentant l'état de la piste globale pour cet instant; - un module 64 de localisation opérant la fusion des mesures de 25 distances bistatiques issues des pistes élémentaires contribuant aux pistes globales; - module 65 de pistage; - un module 61 de gestion, chargé du séquencement des autres modules et de la gestion de l'état des pistes globales formées pour 30 déterminer la vraisemblance des pistes globales existantes et du maintien ou de l'arrêt de l'entretien de ces pistes, la décision demaintien ou de d'arrêt étant fonction du nombre de plots fusionnés associés à cette piste globale à chacun des instants de mesure et de la variation de ce nombre au cours du temps.
7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module 62 comporte cinq étapes : - une première étape qui teste la cohérence en azimut des pistes élémentaires candidates ; - une deuxième étape qui teste la cohérence en distance des ~o pistes élémentaires candidates; - une troisième étape qui teste la cohérence en vitesse des pistes élémentaires candidates; - une quatrième étape qui procède à l'initialisation d'une piste globale; 15 - une cinquième étape qui consiste à agréger à la piste globale initialisée des pistes élémentaires venant des bases bistatiques non mises à contribution lors de l'initialisation de la piste globale.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce 20 que l'étape 64 consiste à définir la zone d'intersection des ellipsoïdes de localisation comme une juxtaposition de pavés, dont on exploite les caractéristiques pour représenter la position de la cible, par une valeur moyenne et une matrice de covariance. 25
9. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le module 63 met en oeuvre le calcul de la distance statistique y séparant une piste globale i et une piste élémentaire j d'une base bistatique b, le calcul de y étant réalisé à partir des composantes distance bistatique, vitesse bistatique et azimut issue de la piste 30 élémentaire candidate à l'association et la projection y de l'état x de la piste globale dans la base bistatique de la piste élémentaire candidate.
10. 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que 35 le module (65) de pistage procède pour chaque instant de mesure k, àla prédiction xk des composantes du vecteur d'état x correspondant à chaque piste globale à partir de l'estimation xk_l des composantes du vecteur d'état x à l'instant k-1, cette estimation étant elle-même réalisée à partir du vecteur d'observation yk_1 élaboré au moyen des mesures relatives pour l'instant k-1 aux pistes élémentaires associées à la piste globale considérée et de la prédiction 3' k_1 des composantes du vecteur d'état x à l'instant k-1, les composantes du vecteur d'observation étant composées du résultat de la fusion des distances bistatiques de chaque piste élémentaire, élaboré dans le module de o localisation (64) des pistes globales de l'étape (24) de fusion aval et des vitesses bistatiques de ces mêmes pistes élémentaires obtenues à l'issue de l'étape (23) de fusion amont.
11. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le 15 module de pistage (65) détermine l'estimation xk et la prédiction xk du vecteur d'observation x au moyen d'un filtre de Kalman étendu.