Les Principes du Radar

Taux de fausses alarmes

Une fausse alarme est une fausse détection de cible au radar causé par le bruit ou par des interférences qui dépassent le seuil de détection. Cela se traduit par la présence de cibles fictives à l’écran. Le taux de fausses alarmes (FAR) est calculé par:

De fausses détections se produisent quand le bruit thermique dépasse le seuil utilisé de filtrage, quand du bruit interne ou externe au circuit se mêle au signal ou lors d’un problème d’équipement. Il est apparaît comme une « blip » sur un affichage à écran cathodique, un signal à la sortie du traitement numérique des échos radar, un signal audio ou par toutes ces manifestations à la fois.

Si le filtre pour les faux échos dans le récepteur est fixé trop haut, il y aura peu de fausses alarmes mais le rapport signal sur bruit choisi éliminera de nombreux vrais échos. Au contraire si le seuil est trop bas, un grand nombre de faux échos vont masquer les vraies détections.

1. Seuil trop élevé avec probabilité de détection de 66% ;
2. Seuil optimal avec probabilité de détection de 83%
   On a quand même un faux écho, ce qui donne
   Taux de fausses alarmes = 1 / 666 = 1,5 ·10^-3    ¹) ;
3. Seuil trop bas amène un nombre important de fausses alarmes ;
4. Seuil variable du filtre (en décibels) pour que le taux de fausses alarmes soit constant.

Le taux de fausses alarmes dépend de l’intensité du signal provenant des interférences, du bruit de l’environnement, des échos parasites et des brouillages électroniques. Près du radar, les échos fixes, comme les échos de sols ou les émetteurs radio, sont généralement plus intenses que le bruit de fond. À plus grande distance, c’est le bruit de fond ambiant qui devient le contributeur majeur. Donc le taux de fausses alarmes peut varier avec la distance au radar, avec l’intensité relative des sources, si on utilise un seuil fixe.

Comme l’équation ne tient pas compte de cette dépendance, un filtre bien réglé à grande distance peut donner un haut taux de fausses alarmes à faible distance du radar.

Taux constant de fausses alarmes (CFAR)

cellule de résolution testée

Ligne à retard numérique

Ligne à retard numérique

CST

Seuil

échantillon de
sortie vidéo

Sortie avec taux
constant de
fausses alarmes

Figure 2 : Diagramme du circuit électronique pour obtenir de la « moyenne par cellule » du taux constant de fausses alarmes.

cellule de résolution testée

Ligne à retard numérique

Ligne à retard numérique

CST

Seuil

échantillon de
sortie vidéo

Sortie avec taux
constant de
fausses alarmes

Figure 2 : Diagramme du circuit électronique pour obtenir de la « moyenne par cellule » du taux constant de fausses alarmes.

cellule de résolution testée

Ligne à retard numérique

Ligne à retard numérique

CST

Seuil

échantillon de
sortie vidéo

Sortie avec taux
constant de
fausses alarmes

Figure 2 : Diagramme du circuit électronique pour obtenir de la « moyenne par cellule » du taux constant de fausses alarmes.

Il existe différentes solutions à ce problème, regroupées sous le vocable de Taux constant de fausses alarmes. Il s’agit de varier le seuil du filtre selon le bruit de l’environnement en prenant une moyenne du bruit de fond (les dispositifs utilisés sont parfois appelés « circuits de moyenne par cellule » comme dans la figure 2). Le circuit électronique fait un estimé des interférences présentes dans les cellules de résolution de chaque côté de la cellule d’intérêt, puis applique le seuil de filtre trouvé à la cellule d’intérêt. Le processus est répété pour chaque cellule à une portée donnée et à chaque portée.

This circuit estimates the level of interference (noise or clutter) in radar range cells on either side of a range cell and uses this estimate to decide if there is a target in the cell of interest in the center. The process steps out one cell in range and is repeated until all range cells have been investigated.

Le principe de ce traitement est que lorsque du bruit est présent, il sera assez homogène spatialement et temporellement dans la région d’intérêt. En théorie, le circuit donnera un taux constant de fausses alarmes, indépendamment du niveau de bruit ou d’échos parasites, en autant que le bruit ait une distribution de Rayleigh en portée.

¹) pour un radar avec une portée maximale de 100 km et une largeur d’impulsion de 1,5 microsecondes, cela donne 666 cellules de résolution.