Contribution à l'étude du cisaillement de vent

Abstract

Ce modeste travail de recherche nous a permis de se familiariser avec le radar pulse Doppler qui est une évolution de la génie radar qui apporte de nouvelles solutions aux problèmes de la communauté de la navigation aérienne. La prévention du cisaillement de vent est d'une grande nécessité vu les dangers qu'il présente sur la sécurité du vol d'un avion, dans ce contexte le radar pulse Doppler joue un rôle primordial, qu'il soit terrestre ou embarqué il résout le problème par estimation du spectre de puissance phénomène et extraction de sa vitesse et par conséquent permet la poursuite de son évolution grâce à son processeur de signal. Pour une représentation spectrale paramétrique nous avons développé deux types d'algorithmes, le premier type concerne la représentation spectrale AR, alors que le deuxième type est la représentation spectrale ARMA. L'estimation spectrale AR est facile à implémenter parce qu'elle est fondée sur un procédé d'équations linéaires, l'estimation spectrale issue des modèles ARMA quant à elle présente une non linéarité d'équations, ce qui la rend difficile à implémenter vu sa complexité, elle n'est conseillée que lorsque la modélisation AR présente des inconvénients comme c'est le cas pour le cisaillement qui se présente à des ordres très élevés. Nous avons varié les algorithmes développés pour l'étude du spectre AR des algorithmes récursifs juste sur l'ordre tels que Levinson et Burg et des algorithmes séquentiels tels que les moindres carrés simples, l'algorithme de Burg sous sa version originale présente un problème de dédoublement et il est déconseillé pour notre étude, la méthode séquentielle des moindres carrés présente par contre de meilleures performances, néanmoins le phénomène se présentant à des ordres élevés de fortes fuites (fluctuations) spectrales apparaissent et risquent de fausser la détection, c'est la difficulté principale rencontrée pour le spectre AR. Le spectre AR des moindres carrés simples est par contre suffisant pour l'estimation du spectre d'un clutter-sol, ce dernier se présentant à de faibles ordres. Un spectre AR d'ordre élevé peut être approché par un spectre ARMA d'ordre convenable, le spectre ARMA est plus délicat à réaliser, une comparaison entre la technique sous optimale du polynôme intermédiaire et la technique séquentielle des moindres carrés simples montre que les algorithmes qui estiment simultanément les coefficients du numérateur et ceux du dénominateur de la fraction rationnelle ARMA sont les plus précis La technique du spectre ARMA reste difficile à maîtriser et constitue un champ de recherche d'actualité mais beaucoup d'approches optimales peuvent apporter des solutions pour notre problème. Nous avons également implémenté des filtres numériques pour la réjection du clutter-sol qui s'associe toujours à l'écho du cisaillement de vent, ce dernier étant considéré aux bases altitudes. Les filtres RII sous leur forme générale sont conseillés pour cette tâche, à savoir les filtres de Butter Worth et elliptiques. Les filtres implémentés sur les radars terrestres et embarqués ne sont pas les mêmes, car le clutter se présente sous différentes formes d'un radar à un autre, nous avons vérifié qu'un filtre coupe-bande de Butter Worth est convenable pour éliminer le lobe du clutter-sol associé à l'écho d'un radar embarqué, le filtre se caractérise d'une large bande atténuée. Sur un radar terrestre qui opère généralement à de plus faibles fréquences et ou le clutter-sol apparaît autour du zéro doppler, un filtre elliptique se caractérisant d'une forme serrée et ondulée de bande atténuée est parfaitement conseillé. Ainsi, grâce à la maîtrise de la technologie doppler et du traitement numérique du signal (et de la science en général) la communauté de la navigation aérienne est mieux informée sur le phénomène du cisaillement de vent aux basses altitudes et peut prendre les mesures nécessaires pour éviter ses dangers.