Radar à synthèse d’ouverture (RSO)
Figure 1 : Silhouette radar d’un navire produite avec le processor RSOI du radar maritime Ocean Master
Radar à synthèse d’ouverture (RSO)
Un radar à synthèse d’ouverture (RSO) est un radar cohérent utilisé sur les avions et les satellites pour sonder latéralement à leur trajectoire vers le sol ou la mer. Le traitement informatique des données successives provenant du même secteur permet de simuler la résolution d’une très grande antenne, de nombreuses fois plus fine que celle de l’antenne utilisée.
En effet, lorsque le radar se déplace au-dessus d’un secteur, il envoie de nombreuses impulsions par secondes (FRI) ce qui veut dire que dans la cellule de résolution sondée au sol, la même cible est balayée de nombreuses fois mais avec un angle et une position relative légèrement différents. Chacune de ces données aura donc une intensité propre, à cause de la variation de la surface équivalente radar, et une phase Doppler différente à cause de la portée oblique qui change. On n’a qu’à penser au point de vue changeant du passager d’un avion lorsqu’il regarde un point au sol.
Principe de fonctionnement
Figure 2 : Synthèse du faisceau total
Le principe du RSO est similaire à celui d’une antenne réseau à commande de phase. La différence provient du fait qu’au lieu d’utiliser un grand nombre d’éléments radiants pour sonder une seule fois, le RSO utilise de multiples sondages successifs, décalés dans le temps et l’espace, pour obtenir un sondage composite.
Une cible, telle un navire, n’occupe qu’une partie du faisceau. Durant le déplacement du porteur du radar, elle rétrodiffusera de l’énergie vers le radar. L’intensité et la phase de ces échos variera selon sa position dans la suite d’impulsions. Le logiciel de traitement des données emmagasine les résultats de ces sondages durant la période T que prend le porteur pour aller de A à D dans la figure 2. Cela permet de reconstituer le signal qu’aurait reçu une antenne de même longueur (A à D), soit v fois T où v est la vitesse de l’avion. Comme le point de vue du radar change lors de son déplacement, une synthèse de ces données est équivalente à allonger l’antenne réelle utilisée comme si elle était de longueur T et donc d’obtenir une meilleure résolution.
La largeur du faisceau composite et le temps accru passé à balayer la cible se contrebalancent de telle sorte que la résolution reste constante durant tout le couloir sondé. La résolution que l’on peut atteindre avec un RSO est approximativement la moitié de la longueur de l’antenne réelle du radar et ne change pas avec l’altitude de prise des données ou la distance entre le radar et la cible.
Figure 3 : Principe d’opération d’un RSO
Figure 3 : Principe d’opération d’un RSO
Figure 3 : Principe d’opération d’un RSO
Équipement nécessaire à un RSO :
- Un transmetteur entièrement cohérent et très stable ;
- Un ordinateur efficace et puissant pour effectuer le traitement des données ;
- Une connaissance exacte de la trajectoire et de la vitesse de vol du porteur.
En utilisant la technique du RSO, les ingénieurs peuvent obtenir avec une antenne normale des résolutions qui nécessiteraient une antenne énorme, jusqu’ à 10 mètres, et qu’il serait impossible à placer sur un avion ou un satellite. Par exemple, deux radars à synthèse d’ouverture ont été utilisés pour cartographier la topographie terrestre en février 2000 avec une résolution de 30 mètres latéralement à l’équateur.
Il existe également des RSO inversés (RSOI) qui utilisent le mouvement de la cible sondée par un radar relativement fixe pour arriver à des résultats similaires. Cette technique est importante pour les avions de patrouille maritime afin de reconnaître leur cible.
Distorsion du champ oblique
Comme le radar sonde à un angle avec l’horizontale, il y une certaine distorsion des données appelée « distorsion du champ oblique ». L’échelle de l’image varie entre le faisceau au bord le plus près du couloir sondé et celui au bord externe comme on peut voir dans les figure 4 à 6.
Figure 4 : Effet de rapprochement
Figure 4 : Effet de rapprochement
- Effet de rapprochement : c’est une délocalisation apparente de certaines parties de la cible écartées du plan horizontal de référence au sol. Elle se produit quand le faisceau radar atteint la base d’une structure de grande taille et dont la pente est vers le radar. (ex. une montagne). Parce que les données proviennent du champ oblique, la pente (a à b) semblera compressée une fois mise en projection sur l’horizontale (a' à b');
Figure 5 : Repliement
Figure 5 : Repliement
- Repliement Quand la pente est suffisamment abrupte pour que l'écho du sommet (b) arrive au capteur avant celui de la base (a), on assiste à un repliement apparent du sommet au-dessus de la base. Après la projection sur l’horizontale, b' se retrouve donc plus près que a';
Figure 6 : Ombrage
Figure 6 : Ombrage
- Ombrage se produit sur le bord d’une pente abrupte du côté aval du sommet. La pente n’est pas visible du radar. Cet effet augmente avec l’angle d’incidence θ, comme pour l’ombre d’un obstacle au Soleil.