Friedt Jean-Michel

Tracer les fractales de Mandelbrot ou de Newton sur de petits microcontrôleurs 8 bits ou 32 bits nous donne l’opportunité d’appréhender la représentation des nombres en virgule fixe pour une implémentation efficace de l’arithmétique – même sur des nombres complexes – sur systèmes embarqués à ressources réduites. Pouvoir tester le même code sur une multitude de plateformes impose de structurer son code pour séparer la partie algorithmique et l’accès aux ressources matérielles : nous allons proposer une architecture de code et de Makefile compatible à la fois avec des tests sur PC et sur diverses architectures de microcontrôleurs, en faisant appel aux stubs.

Nous avions étudié comment fonctionne un RADAR pour la mesure de distance, puis d’azimut et finalement interférométrique, lors d’un déploiement depuis le sol. Nous allons appliquer ces connaissances aux données acquises par les RADAR transportés par les satellites de l’ESA Sentinel-1, librement disponibles sur le Web. Nous conclurons en installant au sol une cible coopérative qui sera parfaitement visible depuis l’espace.

L’analyseur de réseau est l’outil incontournable de tout développeur de systèmes radiofréquences, au même titre que le multimètre pour les développements en électronique analogique ou GDB en logiciel. Alors qu’un analyseur de réseau était (et peut encore être) un outil coûteux à plusieurs dizaines de milliers d’euros, inaccessible à la plupart des amateurs, l’avènement de composants radiofréquences intégrés contenant émetteur et récepteur agiles en fréquence offrent la possibilité de réaliser des analyseurs de réseau à moindre coût - certes aux performances réduites, mais suffisantes pour bien des applications, voire irremplaçables face aux offres commerciales lorsque l’instrument open source permet de l’adapter au mieux à ses besoins.

Nous avons largement abordé les risques inhérents au GPS par le leurrage et le brouillage des informations numériques transmises. L’alternative est l’utilisation de signaux analogiques portant une information de direction d’arrivée : connaissant la position de la source du signal, nous pourrons nous diriger dans sa direction, ou trianguler notre position si plusieurs sources sont disponibles. Il s’agit du principe du VOR, émis depuis tous les grands aéroports en particulier, que nous allons étudier avec un récepteur de télévision numérique terrestre utilisé comme source de signaux pour un traitement de radio logicielle.

Nous avons démontré dans le premier article de la série la capacité à mesurer la distance à une cible (range compression), puis dans un deuxième temps à détecter l’angle d’arrivée du signal (azimuth compression). Fort de cette capacité de cartographier des cibles, nous allons conclure cette série sur la conception de RADAR à base de radio logicielle, et le traitement des signaux associé, par la mesure fine de déplacement des cibles par analyse de la phase (interférométrie) du signal, lors de la répétition des mesures.

Nous complétons la mesure de distance des cibles RADAR par la mesure d’azimut rendue possible par la synthèse d’ouverture d’antenne, afin de localiser leur position et ainsi d’identifier précisément leur nature par superposition sur une photographie aérienne. La souplesse de la radio logicielle est illustrée par la montée en fréquence (2,4 GHz), sans modifier aucun élément matériel autre que les antennes.

L’évolution du traitement du signal est une histoire fascinante largement déroulée par David Mindell dans ses divers ouvrages [1] et citations [2]. Partant de l’ordinateur mécanique avec ses rouages, poulies, bielles et crémaillères, le passage à l’électrique au début du 20ème siècle, puis à l’électronique intégrée avec l’avènement du transistor et des circuits intégrés (VLSI) nous ont fait oublier les stades initiaux qui ont amené à notre statut actuel d’ordinateurs infiniment puissants, précis et compacts. Alors que cette histoire semble s’accompagner du passage de l’analogique au numérique – de la manipulation de grandeurs continues en grandeurs discrètes avec son gain en stabilité et reproductibilité – il n’en est en fait rien : un boulier fournit déjà les bases du calcul discrétisé mécanique, tandis que [3] introduit les concepts du calcul mécanique avec les traitements numériques avant de passer aux traitements analogiques.

Parmi les idioties que nous lisons quotidiennement dans la presse grand public, la technologie, et les liaisons radiofréquences en particulier, est souvent en haut du palmarès, faute de compétence des auteurs et du moindre esprit critique sur leurs affirmations, sans néanmoins atteindre le niveau des statistiques qui sont l’apothéose de l’art de cacher le mensonge [1].

Le traitement du signal, domaine abstrait par excellence, devient très amusant lors de sa mise en pratique. Nous nous proposons de démontrer expérimentalement un RADAR à bruit mis en œuvre par radio logicielle.