Application en conditions réelles

Programme optimisé

La gure 2.72 montre le programme de suivi électronique de projectile après mise en application des diérentes méthodes d'optimisation.

Figure 2.72  Programme de suivi de projectile après optimisation.

Au prix de blocs moins génériques, les performances du programme ont été susam-ment améliorées pour permettre son fonctionnesusam-ment en conditions réelles à une fréquence d'échantillonnage de 8,33 MS/s sans overow. Le délai entre le déclenchement de l'utilisa-teur et l'enregistrement eectif des données est d'environ 1 ms. Six tirs ont été enregistrés avec succès à l'aide de ce programme et les résultats sont détaillés dans les sous-parties suivantes.

Estimations de DOA pendant le vol

La gure 2.73 compare les estimations de DOA enregistrées tout au long de la trajec-toire du projectile pour les six tirs présentés. L'angle mécanique θ entre le projectile et le réseau est calculé à l'aide des données géométriques de l'expérimentation et aché pour référence. Les résultats montrent une bonne reproductibilité entre les diérents tirs. De plus, les estimations de DOA calculées par le programme demeurent cohérentes avec les valeurs simulées avec une marge d'erreur de 5°, ce qui démontre que les valeurs calculées sont réalistes durant toute la trajectoire du projectile. Cette erreur est plus importante pour les valeurs de θ proches de -20°, après que le projectile est visible par le réseau, et à la n de la trajectoire, lorsque le projectile se rapproche de la butte. Il faut noter que des obstacles sont présents entre l'émetteur et le réseau pour ces valeurs. Des structures métalliques et des arbres sont responsables de réexions lorsque θ est proche de -20° et la butte de la première ligne de tir est présente entre la butte de la nouvelle ligne de tir et le réseau, pendant les derniers mètres de la trajectoire (cf. vue satellite de la ligne de tir en gure 2.11).

Figure 2.73  Evolution de l'estimation de DOA pendant le vol du projectile. An d'orir une meilleure comparaison avec les résultats expérimentaux obtenus en environnement anéchoïque, la gure 2.74 présente l'évolution de l'erreur entre l'estima-tion de DOA faite par le programme et l'angle mécanique réel θ, en foncl'estima-tion de ce même angle θ, pour l'ensemble de la trajectoire du projectile. La mesure obtenue pour l'ULA à polarisation circulaire en chambre anéchoïque (cf. annexes) est replacée sur la gure pour comparaison directe.

Figure 2.74  Evolution de l'erreur entre la DOA calculée par le programme et l'angle θ durant la trajectoire du projectile.

Les résultats obtenus sont cohérents avec les mesures en chambre anéchoïque. Pour les valeurs de θ, l'erreur obtenue en conditions réelles est inférieure (en valeur absolue) à celle mesurée en chambre anéchoïque. En eet, l'erreur pour θ=-20° est d'environ 2°, tandis qu'elle n'excède pas 5° lorsque θ atteint 50°.

Mesure du rapport signal sur bruit

An de quantier le bénéce apporté par le suivi électronique du projectile, le rap-port signal sur bruit (SNR pour Signal to Noise Ratio en anglais) mesuré au niveau d'une seule antenne du réseau est comparé à celui des quatre signaux recombinés par logiciel, pour l'ensemble de la trajectoire du projectile. Le niveau de bruit est mesuré en enregistrant le signal reçu au niveau de chaque antenne du réseau lorsque l'émetteur embarqué dans le projectile est éteint. La gure 2.75 compare le rapport signal sur bruit mesuré dans les deux cas, pour un même tir. Aucune compensation d'amplitude n'est appliquée aux signaux utilisés pour ce calcul, c'est-à-dire que le signal recombiné est regénéré par logiciel, en post-traitement et sans compensation d'amplitude, à partir des signaux bruts et estimations de DOA enregistrées.

Figure 2.75  Comparaison du SNR du signal reçu au niveau d'une seule antenne avec le signal recombiné du réseau.

Dans les deux cas, des variations du SNR de 5 dB sont observables pour des variations de θ de moins de 5°, ce qui conrme le besoin de compensation des amplitudes pour le gain calculé en premier lieu. Si les quatre signaux sont recombinés correctement, le signal recombiné doit présenter la même allure que chaque signal individuel et posséder une amplitude quatre fois supérieure, par principe d'interférence constructive. Dans le cas où il n'y a pas de corrélation entre les bruits mesurés au niveau des antennes constitutives du réseau, le signal recombiné, d'une amplitude quatre fois supérieure aux signaux de chaque antenne, doit donc théoriquement atteindre un SNR de 6 dB supérieur au SNR de chaque antenne. Le SNR du signal recombiné présente ici la même allure que le SNR

d'une seule antenne, avec un SNR en moyenne 5,3 dB supérieur au SNR du signal d'une seule antenne. Ainsi, la gure 2.75 démontre que le suivi électronique de projectile réalisé par logiciel réaligne correctement les signaux reçus en phase et permet d'accroître le SNR de presque 6 dB par rapport à une unique antenne.

Décodage des données de vol

Les données de vol transmises par le projectile sont décodées en post-traitement à partir des signaux numérisés enregistrés et sont comparées avec celles obtenues par la station de télémesure à diagramme xe (section 2.2.4). Des erreurs sur plusieurs bits sont observables au niveau des deux stations, mais une concordance est trouvée pour plus de 99% des données reçues. Puisque des erreurs sont visibles pour chacune des stations de réception, il est proposé, en parallèle, d'estimer le pourcentage de bits correctement décodés en comparant les données expérimentales avec le savoir possédé a priori sur ces données. En eet, une partie des données de vol transmises est une séquence connue à l'avance (appelée autocode) qui peut être comparée aux données reçues. La comparaison bit par bit des données enregistrées avec cette séquence connue a produit une estimation de 99,8% des bits transmis décodés correctement.

Enn le bénéce apporté par le suivi électronique du projectile en bande de base numérique est démontré par la gure 2.76, qui compare le gain en réception calculé par logiciel avec ou sans suivi de projectile. Dans les deux cas, les signaux de chaque antenne constitutive du réseau sont sommés, mais dans le cas où aucun suivi n'est assuré, ces signaux ne sont pas déphasés avant recombinaison. Si aucun suivi du projectile n'est réalisé, le déphasage entre les signaux reçus varie en fonction de l'angle θ entre le réseau et le projectile. Lorsque le projectile fait face à l'axe du réseau (lorsque θ=0°), les signaux reçus sont alignés et le gain calculé est maximal. Pour les autres valeurs de θ en revanche, le déphasage entre les signaux reçus crée des interférences destructives et le gain calculé diminue. Des variations de l'ordre de 15 dB sont ainsi observables entre le moment où le projectile passe devant le réseau et le moment où il atteint la butte. Au contraire, le suivi électronique du projectile permet de maintenir constant le gain calculé du signal recombiné par logiciel, à 1 dB près de sa valeur maximale théorique. Le lobe principal de rayonnement du réseau est donc bien dépointé dans la direction du projectile tout au long de sa trajectoire, et sur la totalité de la plage angulaire couverte.

Figure 2.76  Comparaison du gain de réception calculé par logiciel avec ou sans suivi du projectile.