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Utilisation d’un enregistreur de données à des fins de contrôle qualité des radars météo

Qu’il s’agisse d’avions ou de la météo, les installations radar jouent un rôle crucial. Il importe donc de veiller à ce que les antennes radar fournissent des performances optimales. C’est pourquoi armasuisse, Sciences et technologies, collabore avec MétéoSuisse pour concevoir un dispositif de contrôle de la qualité des radars et des antennes météo.

15.04.2020 | armasuisse Sciences et Technologies, Senseurs

Lema Radar
Radar Monte Lema

Les radars météo, à l’instar du radar Monte Lema au Tessin illustré ici, balayent le ciel en permanence pour détecter les précipitations. Ce faisant, le radar joue aussi bien le rôle d’émetteur que de récepteur. Dans le cadre d’un projet commun, armasuisse, Sciences et technologies, et MétéoSuisse développent un Puls-logger, à savoir un enregistreur de données qui surveille les signaux émis par un radar météo afin d’en assurer la qualité.

Lorsque le radar météo fonctionne en mode émission, des impulsions radar sont générées et émises dans une certaine direction. Les paramètres physiques de ces impulsions varient en fonction du domaine d’application du radar. Il s’agit notamment de la fréquence et de l’amplitude des ondes électromagnétiques, de la durée des impulsions et de leur fréquence de répétition.

Les paramètres physiques d’une impulsion radar sont modifiés lorsque cette dernière est réfléchie par un objet comme une goutte de pluie. Fonctionnant désormais en mode réception, le radar météo capte ces impulsions et analyse leur temps de retour ainsi que leur forme, lui permettant de calculer la distance avec la zone de précipitations, mais aussi leur type : pluie fine, pluie intense, etc., de même que la direction et la vitesse de propagation.

Pour garantir la fiabilité de ces résultats, le radar météo doit disposer d’indications aussi précises que possible sur les paramètres de ces impulsions. Il est donc indispensable d’assurer le fonctionnement optimal de son antenne en mode émission. Des facteurs externes pouvant également influencer les caractéristiques des antennes, un contrôle de leur fonctionnement en laboratoire se révèle insuffisant, en plus d’être trop contraignant.

S+T et MétéoSuisse veulent donc mettre en œuvre un enregistreur de données à distance, également appelé Puls-logger, directement sur le site d’installation du radar. Ressemblant à un disque dur externe, ce dispositif vise à surveiller le fonctionnement du radar météo sur place et à analyser la qualité des impulsions radar émises. Le Puls-logger en question est de type software-defined radio (SDR) ou radio logicielle. Autrement dit, une partie du traitement du signal est réalisée au moyen d’un logiciel. L’appareil enregistre les impulsions émises par le radar météo via son propre système d’antennes, et non celui du radar météo, permettant d’assurer un meilleur contrôle qualité. Développé par le domaine spécialisé Senseurs (WTS), le logiciel employé est open source et a été écrit dans le langage de programmation Python 3. Il analyse les impulsions émises par le radar météo et les impulsions réfléchies, notamment par des gouttes de pluie, pour ensuite représenter sous une forme conviviale les paramètres d’impulsion et caractéristiques de l’antenne qui en résultent.

Ce Puls-logger permet aux stations de contrôle météo de consulter en tout temps et en tout lieu ces données sous forme graphique et d’obtenir une vue d’ensemble des paramètres des antennes radar pertinents pour le fonctionnement du système. Le fonctionnement en mode émission des antennes des radars météo peut donc être contrôlé à distance en toute simplicité, et ces informations peuvent servir à l’analyse des conditions météorologiques, le tout sans déplacement chronophage sur place.

WTS teste actuellement la stabilité à long terme du Puls-logger au sein du laboratoire de Thoune.

puls-logger
Puls-logger : Un enregistreur de données à des fins de contrôle qualité des radars météo