Principes des radars maritimes, utilisations et normes industrielles expliqués

Imaginez naviguer dans un épais brouillard en haute mer avec une visibilité limitée. Comment pouvez-vous éviter les collisions avec d'autres navires et atteindre votre destination en toute sécurité ? Le radar maritime, une technologie apparue pendant la Seconde Guerre mondiale, sert d'« yeux et d'oreilles » de la navigation maritime. Ce guide complet explore la technologie du radar maritime, des principes fondamentaux aux applications pratiques et aux normes réglementaires.

La compréhension du radar maritime commence par son diagramme fonctionnel. Bien que les systèmes radar réels puissent être plus complexes, ce diagramme simplifié fournit des connaissances essentielles sur les composants du radar, formant une base pour un apprentissage plus approfondi.

Les systèmes radar transmettent des ondes électromagnétiques par impulsions plutôt que par flux continus. Ces impulsions ont des durées et des fréquences de répétition spécifiques, différents paramètres de forme d'onde affectant les performances de détection. Les formes d'onde radar courantes incluent les impulsions rectangulaires et les impulsions modulées en fréquence linéaire.

Le radar maritime se compose de quatre composants principaux qui fonctionnent ensemble pour détecter et afficher les cibles :

• Émetteur : Génère des impulsions électromagnétiques à haute fréquence - le « cœur » du radar.
• Antenne (Scanner) : Transmet les impulsions et reçoit les échos - les « yeux et les oreilles » du radar.
• Récepteur : Amplifie et traite les faibles signaux d'écho pour extraire les informations sur la cible - le « système nerveux ».
• Affichage : Présente visuellement les informations traitées pour l'interprétation de l'opérateur - le « cerveau ».

L'émetteur comprend une alimentation électrique, une ligne à retard, un modulateur, un déclencheur et un magnétron. Le déclencheur génère des impulsions qui contrôlent le modulateur pour produire des impulsions haute tension, qui pilotent le magnétron pour créer des oscillations haute fréquence transmises via un guide d'ondes ou un câble coaxial.

L'antenne transmet des impulsions directionnelles et reçoit les échos tout en tournant à une fréquence de répétition d'impulsions (PRF) prédéterminée pour balayer les zones environnantes. Généralement monté au point le plus élevé du navire (par exemple, le pont de la boussole) pour éviter les obstructions.

Composé d'une cellule TR, d'un oscillateur local, d'un mélangeur, d'un amplificateur FI et d'un amplificateur vidéo, le récepteur amplifie les faibles signaux d'écho et les convertit en signaux compatibles avec l'affichage grâce à l'amplification et à la démodulation.

Traditionnellement utilisant des tubes cathodiques (CRT), les écrans radar présentent les informations sur la cible dans un format d'indicateur de position plan (PPI) - une vue plongeante. Le faisceau d'électrons crée des lignes de balayage radiales synchronisées avec la PRF, les échos apparaissant sous forme de points lumineux indiquant les cibles.

Le radar calcule la distance de la cible en mesurant le temps entre la transmission de l'impulsion et la réception de l'écho. Le point de balayage se déplace radialement à la moitié de la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques. En atteignant le bord de l'écran, l'onde a parcouru deux fois la distance du rayon de l'écran. Les cibles apparaissent sous forme de points lumineux aux distances correspondantes, améliorées par des anneaux de portée et des marqueurs de portée variables (VRM) pour la précision.

L'antenne directionnelle tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (vue d'en haut) à 12-30 tr/min. L'affichage synchronisé montre le relèvement de la cible comme l'angle du centre de l'écran (0° en haut) au point de la cible. Un marqueur de cap fixe indique le cap du navire.

Le radar maritime fonctionne principalement dans deux bandes de fréquences avec des caractéristiques distinctes :

Fonctionnant à 8-12 GHz (généralement 9 GHz) avec une longueur d'onde de 3 cm :

• Avantages : Résolution plus élevée pour la détection de petites cibles/encombrements ; antenne compacte adaptée aux petits navires.
• Inconvénients : Portée plus courte ; plus grande interférence météorologique (pluie/brouillard).

Fonctionnant à 2-4 GHz (généralement 3 GHz) avec une longueur d'onde de 10 cm :

• Avantages : Portée de détection plus longue ; meilleures performances par mauvais temps.
• Inconvénients : Résolution plus faible ; taille d'antenne plus grande.

Le chapitre V de la Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer (SOLAS) impose :

• Navires > 300 GT : Un radar de 9 GHz plus un dispositif de cartographie électronique ou de traçage électronique.
• Navires > 3000 GT : Radar de 3 GHz supplémentaire et aide au tracé radar automatique (ARPA).

Révisées par la résolution MSC.192(79) de l'OMI en 2004, les principales normes incluent :

1. Précision : Erreur de distance ≤30 m ou 1 % (selon la valeur la plus élevée) ; erreur de relèvement ≤1°.
2. Résolution : Affichage séparé pour les cibles distantes de 40 m en portée ou de 2,5° en relèvement.
3. Performances maintenues pendant ±10° de roulis/tangage du navire.
4. Indication fournie lorsqu'aucune cible n'est détectée.
5. Fonctionnement complet dans les 4 minutes suivant le démarrage à froid ; 5 secondes en mode veille.
6. Échelles de portée requises : 0,25 à 24 milles marins (échelles supplémentaires autorisées).
7. Deux VRM minimum avec des lectures numériques correspondant à la résolution de l'échelle.
8. Échelle de relèvement en dehors de la zone d'affichage avec une numérotation de 30° et des graduations de 5°.
9. Alarmes pour les signaux/capteurs défaillants (gyro, loch, relèvement, vidéo, synchronisation, cap).
10. Quatre lignes d'index parallèles indépendantes minimum avec des commandes individuelles.