Imagerie radar par synthèse d'ouverture en basse fréquence
Institution:
Paris 10Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Compared to optical imaging, radar advantages are : it is sensitive to weather and lightening conditions, range resolution does not depend on distance to target and polarimetric measure can provide information about electrical properties of the reflector. Synthetic aperture imagery makes us of aircraft motion to built a synthetic antenna, enhancing image cross range resolution. The ONERA radar RAMSES was recently upgraded with low frequency bands (P-Band). These frequencies penetrate through the ground and through forest canopy. However, it raises specific problems which this dissertation deals with : algorithm validity, calibration methods and image analysis. The wider synthetic antenna exceeds the classical Range Doppler Algorithm limitations. The Range Migration Algorithm used revealed as a good solution to this problem. The calibration process proposed takes into account the fluctuations of aircraft attitude and canonical traget response along the synthetic antenna. The calibrated images analysis enables foliage attenuation measure and features a significant under foliage penetration and a strong dependence on the incidence angle and polarisation. A change detection procedure was developed in order to extend this analysis to complex under cover targets detection (commodity trucks). Foliage penetration was also demonstrated using an original technique : SAR imaging on the vertical plane. Theoretical study about ground propagation predicts attenuation which strongly depends on incidence angle, on polarisation, and, most of all, on moist content. Radar stereo-vision evidence revealed that buried structures are indeed visible on our P band images.
Abstract FR:
Les principaux avantages de l'imagerie radar par rapport à l'imagerie optique sont un fonctionnement par tous les temps, une résolution en distance indépendante de la portée et éventuellement une information polarimétrique sur les caractéristiques électriques du réflecteur. L'imagerie par synthèse d'ouverture utilise le déplacement du radar pour former une antenne fictive et ainsi améliorer la résolution transverse des images. L'évolution la plus récente du radar RAMSES de l'ONERA est une extension vers les basses fréquences (bande P). Elles présentent l'intérêt de traverser le feuillage et pénétrer dans le sol mais posent cependant des problèmes spécifiques qui font l'objet de cette thèse : algorithmie, étalonnage et analyse des images. La dimension accrue de l'antenne synthétique dépasse la cadre d'application de l'algorithme Range Doppler classique. Le Range Migration Algorithm mis en oeuvre pendant ce travail, est apparu comme une solution adaptée à ce problème. La procédure proposée pour l'étalonnage polarimétrique prend en compte le long de l'antenne synthétique, les variations d'attitude de l'avion et de réponse de la cible étalon -variations qui deviennent significatives dans cette configuration. L'analyse des images calibrées permet la mesure de l'atténuation à travers le couvert qui dépend fortement de l'angle de vue et de la polarisation. Pour étendre cette analyse à la détection de cibles complexes (camions) sous couvert, un algorithme de détection de changements a été développé. La technique originale d'imagerie SAR verticale démontre aussi la pénétration sous la feuillage. L'étude théorique menée sur le propagation dans le sol en bande P prédit une atténuation fortement dépendante de l'angle d'incidence, de la polarisation et surtout des conditions d'humidité. La possibilité d'observer des objets enterrés est appuyée par les premiers résultats de la mise en oeuvre d'une procédure de stéréoscopie sur la dune du Pilat qui fait apparaître des structures non visibles en optique et probablement enfouies sous le sable.