1、 Rec. UIT-R RS.1166-4 1 RECOMMANDATION UIT-R RS.1166-4 Critres de qualit de fonctionnement et de brouillage*applicables aux capteurs spatiaux actifs (1998-1999-2006-2009) Domaine dapplication La prsente Recommandation donne les critres de qualit de fonctionnement et de brouillage applicables aux cap
2、teurs spatiaux actifs exploits dans les bandes attribues au SETS (active). LAnnexe donne les bases techniques utiliser pour laborer les critres de qualit de fonctionnement et de brouillage applicables aux divers types de capteurs spatiaux actifs. Les types de capteurs comprennent les altimtres, les
3、diffusiomtres, les radars de mesure des prcipitations, les radars ouverture synthtique et les radars profileurs de nuages. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que la tldtection par capteurs spatiaux hyperfrquences actifs ncessite des gammes de frquences spcifiques, selon les phn
4、omnes physiques observer; b) que certaines bandes de frquences ont t attribues pour la tldtection par capteurs spatiaux hyperfrquences actifs; c) que ces bandes sont galement attribues dautres services de radiocommunication; d) que des tudes ont permis de dfinir les niveaux de sensibilit de mesure r
5、equis; e) que les caractristiques de qualit de fonctionnement des capteurs actifs peuvent tre formules en termes de prcision de mesure des paramtres physiques et de disponibilit, mesures au niveau du satellite, la dgradation due dautres lments du systme tant suppose peu importante; f) quil faut tabl
6、ir des objectifs de qualit de fonctionnement des capteurs spatiaux hyperfrquences actifs pour tre en mesure de dfinir les critres de brouillage associs; g) quil est ncessaire de disposer de critres de brouillage pour faire en sorte que les systmes soient conus pour un fonctionnement adquat en prsenc
7、e de brouillage, pour valuer la compatibilit avec les systmes dautres services et, si ncessaire, pour faciliter llaboration de critres de partage des bandes de frquences entre services; h) que lAnnexe 1 expose les bases techniques de calcul des critres de qualit de fonctionnement et de brouillage pa
8、rtir de divers capteurs actifs reprsentatifs, recommande 1 dappliquer les critres de qualit de fonctionnement donns dans le Tableau 1 aux instruments utiliss pour la tldtection active la surface de la Terre, la surface des ocans et dans latmosphre. *Des critres de brouillage nimpliquent pas automati
9、quement des critres de partage. 2 Rec. UIT-R RS.1166-4 TABLEAU 1 Critres de qualit de fonctionnement applicables aux instruments de tldtection Bande de frquences Diffusiomtre Altimtre Radar ouverture synthtique Radar de mesure des prcipitations Radars profileurs de nuages 432-438 MHz Rflectivit mini
10、male de 21 dB 1 215-1 300 MHz Rflectivit minimale de 32 dB 3 100-3 300 MHz Prcision pour le niveau de la mer 3 cm Rflectivit minimale de 26 dB 5 250-5 570 MHz Vitesse du vent 3 m/s Prcision pour le niveau de la mer 3 cm Rflectivit minimale de 24 dB 8 550-8 650 MHz Vitesse du vent 3 m/s Prcision pour
11、 le niveau de la mer 3 cm Rflectivit minimale de 21 dB 9 300-9 900 MHz(1) Vitesse du vent 3 m/s Prcision pour le niveau de la mer 3 cm Rflectivit minimale de 18 dB 13,25-13,75 GHz Vitesse du vent 3 m/s Prcision pour le niveau de la mer 3 cm Taux minimum de prcipitations compris entre 0,7 et 0,75 mm/
12、h 17,2-17,3 GHz Vitesse du vent 3 m/s Taux minimum de prcipitations compris entre 0,7 et 0,75 mm/h 24,05-24,25 GHz Taux minimum de prcipitations compris entre 0,7 et 0,75 mm/h 35,5-36 GHz Vitesse du vent 3 m/s Prcision pour le niveau de la mer 3 cm Taux minimum de prcipitations compris entre 0,1 et
13、0,2 mm/h 17 dBZ 10% 78-79 GHz 27 dBZ 10% 94-94,1 GHz 30 dBZ 10% 133,5-134 GHz 34 dBZ 10% 237,9-238 GHz 44 dBZ 10% dBZ: Unit de rflectivit des radars utilise en mtorologie qui reprsente un rapport de puissance logarithmique (en dcibels ou dB) par rapport au facteur de rflectivit radar, Z, rapport une
14、 valeur de 1 mm6/m3. SAR: Radar ouverture synthtique. (1)Voir les Dcisions pertinentes de la CMR-07. 2 dappliquer les critres de brouillage et de disponibilit des donnes (donnes dans le Tableau 2) aux instruments utiliss pour la tldtection active la surface de la Terre, la surface des ocans et dans
15、latmosphre. Rec. UIT-R RS.1166-4 3 TABLEAU 2 Critre de brouillage Critre de disponibilit des donnes (%) Type de capteur Dgradation de la qualit de fonctionnement I/N (dB) Systmatique Alatoire Radar ouverture synthtique Dgradation de 10% de lcart type de puissance par pixel 6 99 95 Altimtre Dgradatio
16、n de 4% du bruit en altitude 3 99 95 Diffusiomtre Dgradation de 8% des mesures de la rtrodiffusion radar normalise pour dduire la vitesse du vent 5 99 95 Radar de mesure des prcipitations Accroissement de 7% du taux minimum de prcipitations 10 N/A 99,8 Radar profileur de nuages Dgradation de 10% de
17、la rflectivit minimale des nuages 10 99 95 Pour les bandes attribues titre secondaire, les critres de brouillage ne sont fournis que pour indiquer la dgradation de la qualit de fonctionnement que subissent les services primaires. Annexe 1 Critres de qualit de fonctionnement et de brouillage applicab
18、les aux capteurs spatiaux actifs 1 Introduction Il est ncessaire de dfinir des objectifs de qualit de fonctionnement applicables aux capteurs spatiaux actifs pour pouvoir laborer des critres de brouillage. A leur tour, les critres de brouillage peuvent servir valuer la compatibilit des systmes de ra
19、dionavigation et de radiolocalisation et des capteurs actifs exploits dans des bandes de frquences communes. La prsente Annexe expose les bases techniques de llaboration de critres de qualit de fonctionnement et de brouillage applicables aux divers types de capteurs actifs spatiaux. Les capteurs con
20、sidrs sont les altimtres, les diffusiomtres et les radars de mesure des prcipitations, les radars ouverture synthtique et les radars profileurs de nuages. Bien que ces critres soient tablis en fonction des types de systmes scientifiques et spatiaux actuels et prvus et de leurs caractristiques de fon
21、ctionnement, on sattend que les futurs systmes pourront, par conception, accepter tout le moins les mmes niveaux de signaux brouilleurs et les conditions spatio-temporelles associes. 2 Altimtres Le prsent paragraphe donne des informations sur les critres de qualit de fonctionnement et de brouillage
22、applicables aux altimtres spatiaux exploits dans les bandes de frquences 3,1-3,3 GHz, 5,25-5,57 GHz, 8,55-8,65 GHz, 9,5-9,8 GHz, 13,25-13,75 GHz et 35,5-35,6 GHz. 4 Rec. UIT-R RS.1166-4 2.1 Critres de qualit de fonctionnement Les altimtres embarqus bord dengins spatiaux donnent, aprs traitement des
23、donnes, des mesures du niveau de la mer dont la prcision est meilleure que 3 cm. Le niveau de bruit observ dans les mesures de hauteur de vague effectues par ces quipements est de lordre de 2-2,4 cm pour des mers peu agites. Un accroissement de 0,1 cm du bruit d un brouillage naurait aucune incidenc
24、e matrielle sur les donnes et serait acceptable. En dautres termes, une dgradation de 4% du bruit serait compatible avec les objectifs des missions. Dans le cas des mesures altimtriques, on impose un taux dacquisition des donnes mesurables sur les ocans de 90%. Lobjectif recherch la conception est p
25、lus rigoureux que la valeur minimale: 95% de toutes les donnes possibles. Les observations doivent tre effectues aussi prs que possible de linterface terre-mer, ( moins de 15 km de linterface terre-mer, on observe des distorsions des signaux des altimtres qui empchent davoir une estimation prcise de
26、 la hauteur). Le bilan de pertes doit couvrir toutes les sources de pertes de donnes, quelles soient imputables aux satellites, laltimtre, aux manuvres, etc. Le critre de disponibilit des donnes altimtriques est de 95%, avec par hypothse des interruptions brves et rparties de faon alatoire sur lense
27、mble de la priode dobservation et des rgions (la plupart des interruptions ne dpassant pas 2 s). Leffet dun brouillage toujours prsent en un lieu donn est beaucoup plus srieux que celui dun brouillage alatoire, du fait quil nest pas possible de procder des mesures lorsque le brouillage est constant.
28、 En consquence, lobjectif applicable aux altimtres est lobtention de donnes valables pour 99% de lensemble des rgions gographiques intressantes. 2.2 Critres de brouillage Les altimtres types prsentent des bilans de liaison qui se traduisent par un rapport S/N de 13 dB (sauf pour les altimtres foncti
29、onnant dans la bande 35,5-36 GHz) dans la largeur de bande de rsolution du rcepteur, qui est de 39,9 dB/Hz. La loi de variation du bruit de mesure de laltimtre est de forme 1 + 2/ (S/N). Pour un signal de retour prsentant un S/N de 13 dB avant brouillage, les brouillages se rpercutent comme suit sur
30、 le bruit de mesure d laltitude: S/N (dB) Dgradation (%) Niveau de brouillage Brouillage (autre que le bruit blanc) Brouillage (bruit blanc) Brouillage (autre que le bruit blanc) Brouillage (bruit blanc) Nul 13 13 Niveau de rfrence Niveau de rfrence 10 dB au-dessous du bruit 12,6 12,99 1 0,05 3 dB a
31、u-dessous du bruit 11,25 12,5 4,5 1 Egal au bruit 10 11,5 9 3,8 10 dB au-dessus du bruit 2,6 3 91 82 Rec. UIT-R RS.1166-4 5 Pour les altimtres fonctionnant dans la bande 35,5-36 GHz, en raison des effets de latmosphre et de certaines contraintes technologiques, le bilan de liaison est moins favorabl
32、e (rapport S/N proche de 10 dB) et la sensibilit au brouillage est plus grande de sorte quil faut tenir compte des valeurs suivantes: S/N (dB) Dgradation (%) Niveau de brouillage Brouillage (autre que le bruit blanc) Brouillage (bruit blanc) Brouillage (autre que le bruit blanc) Brouillage (bruit bl
33、anc) Aucun 10 10 Ligne de base Ligne de base 10 dB au-dessous du bruit 9,6 9,98 1,7 0,08 6 dB au-dessous du bruit 9,0 9,9 4,2 0,5 3 dB au-dessous du bruit 8,2 9,5 8,4 1,2 1,5 dB au-dessous du bruit 7,7 9,1 11,8 3,8 Egal au bruit 7,0 8,5 17 6,9 10 dB au-dessus du bruit 0,4 0 167 150 Au-dessus dune dg
34、radation du bruit de mesure de 4%, les objectifs de la mission ne peuvent pas tre atteints. Pour tenir compte dun brouillage non gaussien, on fixe le seuil de brouillage 3 dB au-dessous du plancher de bruit. Comme on peut le voir, la dgradation de qualit de fonctionnement augmente fortement ds que l
35、e niveau de brouillage dpasse le niveau plancher. En consquence, le critre de brouillage prjudiciable, dans le cas des altimtres, est un niveau global de puissance du signal brouilleur de 117 dB(W/320 MHz) 13-14 GHz et un niveau de 119 dB(W/450 MHz) 35,5-36,0 GHz qui entranerait un accroissement ina
36、cceptable du bruit de mesure de la hauteur. Dans les bandes de frquences partages, la disponibilit de donnes altimtriques doit dpasser 95% du potentiel de tous les emplacements couverts par la zone de service du capteur lorsque les pertes sont alatoires et tre suprieure 99% lorsque les pertes se pro
37、duisent systmatiquement aux mmes lieux gographiques. 3 Diffusiomtres Le prsent paragraphe donne des informations sur les critres de qualit de fonctionnement et de brouillage applicables aux diffusiomtres spatiaux exploits dans les bandes de frquences 5,25-5,57 GHz, 8,55-8,65 GHz, 9,5-9,8 GHz, 13,25-
38、13,75 GHz, 17,2-17,3 GHz et 35,5-36,0 GHz. Il donne les critres de qualit de fonctionnement et de brouillage applicables aux diffusiomtres spatiaux actifs qui peuvent tre utiliss pour analyser la compatibilit entre les diffusiomtres spatiaux actifs et les systmes de radionavigation et de radiolocali
39、sation exploits dans ces bandes. Toute mission radiolectrique brouilleuse qui parvient aux bornes du rcepteur dun diffusiomtre est susceptible de perturber les mesures du paramtre 0qui est le coefficient de rtrodiffusion normalis du radar. Le niveau de dgradation dpendra de la statistique du brouill
40、age externe. 6 Rec. UIT-R RS.1166-4 3.1 Critres de qualit de fonctionnement Dans les diffusiomtres, on estime tout dabord la puissance du signal de retour en mesurant la puissance signal + bruit (cest-dire lcho plus le bruit du systme), pour soustraire ensuite la puissance du bruit seul (estimation
41、du bruit du systme ou plancher de bruit). Le bruit du systme comprend les missions thermiques manant de la Terre ainsi que les composantes dues lantenne et aux guides dondes, et le bruit du rcepteur. Pour optimiser le fonctionnement du systme, on procde aux mesures signal + bruit et bruit seul sur d
42、iffrentes largeurs de bande et diffrentes heures. La procdure se justifie par le fait que le bruit nominal intrinsque du systme est blanc pendant la mesure (stationnaire, avec une distribution spectrale plate de la puissance). En prsence de brouillage extrieur, le nouveau bruit de fond composite est
43、 la somme du brouillage et du bruit nominal du systme. Selon le niveau du signal brouilleur et sa modulation, le diagramme de rayonnement de lantenne et la gomtrie du signal brouilleur, il se peut que le bruit composite ne soit pas blanc pendant la mesure. La mesure bruit seul ne correspond alors pa
44、s au bruit de la mesure signal + bruit et il en rsulte des erreurs destimation de 0. Lerreur estimative sur 0qui rsulte dune erreur de mesure de bruit seul donne peut tre quantifie par lquation suivante: Erreur sur 0(dB) = 10 log 1 + ( 1) / SNR 0(1) o: SNR 0(dB) = 10 log (S/N) = rapport signal/bruit
45、 de mesure de 0avec: S : densit spectrale de puissance du signal renvoy N : densit spectrale de puissance du bruit plancher nominal (environ 200 dB(W/Hz) aux bornes dentre du rcepteur du diffusiomtre aussi bien dans le cas dune antenne faisceau en ventail que dans le cas dune antenne faisceau ponctu
46、el) et (dB) = 10 log (N + (Is + n/ Bs + n) / N + (In/ Bn) (2) avec: Is + n : puissance moyenne de la source brouilleuse dans Bs + npendant la mesure signal + bruit Bs + n : largeur de bande de mesure signal + bruit In : puissance moyenne de la source brouilleuse dans Bn pendant la mesure bruit seul
47、Bn : largeur de bande de mesure bruit seul. Lincidence du brouillage externe est plus sensible dans le cas des faibles vitesses de vent. La plus petite vitesse de vent que doivent pouvoir mesurer les diffusiomtres spatiaux est de 3 m/s. Des simulations sur ordinateur de brouillages non stationnaires occasionns des diffusiomtres NSCAT ont montr que la valeur maximale de (voir lquation (2) permettant de respecter les normes de qualit de fonctionnement pour une vitesse du vent de 3 m/s est de 0,7 dB. A lavenir, les diffusiomtres pourront tre dots dantennes faisceau ponctuel plutt
