Développement d'une approche radar pour l'étude des réflexions sur les bâtiments et l'analyse des irrégularités de façade

par Yélakan Ouattara

Thèse de doctorat en Génie électrique, électronique, photonique et systèmes

Sous la direction de Odile Picon.

Le président du jury était Jean-Marc Laheurte.

Le jury était composé de Odile Picon, Elodie Richalot, Yves Lostanlen.

Les rapporteurs étaient Rodolphe Vauzelle, Joseph Saillard.


  • Résumé

    Cette thèse s'inscrit dans la lignée des travaux sur la prédiction du champ électromagnétique réfléchi par les bâtiments en milieu urbain. Nous avons développé une méthode de prédiction basée sur la Surface Équivalente Radar (SER) pour le traitement spécifique des bâtiments situés en zone lointaine. Contrairement aux méthodes classiques de lancer et le tracé de rayons où les réflexions sont traitées rayons par rayons, notre approche utilise la SER global d'un ensemble de bâtiments pour décrire la réflectivité des scènes. Le champ électrique est ensuite reconstruit au point de réception à partir de cette SER. La méthode de calcul est analytique et essentiellement basée sur la combinaison de l'optique géométrique (OG) et du calcul de l'intégrale de Kirchhoff-Huygens. Les interactions multiples de l'onde entre les bâtiments sont également prises en compte dans le modèle proposé. Les résultats obtenus en termes de précision de prédiction dans les directions spéculaires et non-spéculaires sont très satisfaisants. Les temps de calcul n'excédent pas 5 secondes pour les scénarios les plus complexes simulés ; ils permettent ainsi de réduire les temps de calcul et de surmonter les contraintes en place mémoire lors de l'étude d'une scène urbaine. Dans une seconde étude, l'influence des irrégularités des façades sur le champ électromagnétique diffracté a été évaluée. Nous utilisons la méthode des moments (MoM) bidimensionnelles (2D) pour résoudre de façon rigoureuse le problème de diffraction lié à trois types de façades : façade plane, façade corruguée et façade avec des balcons. A partir de la distribution du champ diffracté en zone proche et des diagrammes de rayonnement des façades en zone lointaine, nous décrivons les différents mécanismes de diffraction qui s'y produisent et les directions de réflexion prépondérantes sont données pour chacune des façades. Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre du projet ANR OP2H (Outil de Prédiction par navigation Hiérarchique et Homogénéisation de matériaux)

  • Titre traduit

    Radar approach method for the modelling of building scattering, and analysis of facade irregularities


  • Résumé

    The motivation of this dissertation is to propose an efficient approach for the prediction of the electromagnetic field scattered from a set of buildings in urban area. Unlike the ray tracing and ray lanching methods where the reflection mechanics are treated building by building, the proposed approach uses the radar cross section (RCS) as a global quantity to describe the reflection by a set of buildings and to predict the scattered field at the receiver position. An analytical expression is obtained to model building scattering using the vector form of Kirchhoff-Huygens integral and the geometrical optics (GO) method, and the multiple reflections between building facades are taken into account. The model is applied on various buildings configurations and accurate results are obtained in the predominant scattering directions with simulation times inferior to five seconds for the most complex scenarios. Since our approach is compatible to the classical methods based on ray techniques or the radiation of surface currents, it can be useful to accelerate the existing softwares. The second part of this thesis is devoted to the study of the influence of building facade irregularities such as balconies. As the complexity of these facades is incompatible with the use of asymptotic methods, the rigorous method of moments (MoM) has been chosen to determine the scattered field from these façades. The field distribution in the near zone of the facades as well as the radiation patterns in the far zone have been considered. It appears that single and second order reflections are the main scattering mechanisms for these facades. We also show that from a certain distance from the facade, the corrugated facade can be used as a simplified equivalent model for the facade with balconies. This thesis is supported by the French ANR project OP2H


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Communautés d’Universités et d'Etablissements Université Paris-Est. Bibliothèque universitaire.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.