Inversion de permittivités d’une structure dièdrique au moyen de la polarimétrie radar

par Orian Couderc

Thèse de doctorat en Electronique et Optoélectronique, Nano- et Microtechnologies

Sous la direction de Régis Guinvarc'h.

Soutenue le 08-02-2019

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec CentraleSupélec (2015-....) (établissement opérateur d'inscription) et de SONDRA (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2004-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Raphaël Gillard.

Le jury était composé de Régis Guinvarc'h, Laetitia Thirion, Albane Saintenoy, Pierre Sabouroux.

Les rapporteurs étaient Philippe Paillou, Daniele Riccio.


  • Résumé

    Dans la situation d’un radar monostatique la configuration diédrique présente l’avantage de renvoyer un signal fort grâce au mécanisme de double rebond. De plus, il s’agit d’une configuration omniprésente par exemple en zone urbaine, avec des structures rue-bâtiment, ou en forêt, avec des structures de type sol-arbre. Les signaux rétrodiffusés sont donc liés à ces structures, plus précisément aux matériaux les composant, via leurs permittivités diélectriques. Retrouver ces permittivités depuis la mesure des champs rétrodiffusés permettrait l’identification des matériaux de la structure diédrique. Ceci mène à des applications telles que la détection de défauts dans la structure, l’estimation de la teneur en eau des sols ou du béton, ou in fine à des thématiques de classification, pour des objets dans des images radar par exemple, ou de détection de changement. En modélisant le mécanisme de double rebond lié à la structure de dièdre par deux réflexions successives via les coefficients de Fresnel, trois méthodes d’inversion des permittivités ont été mises en place au cours de la thèse. La première, analytique, utilise à un angle d’incidence donné la mesure des champs copolarisés. Les deux autres méthodes, alliant une partie analytique et une partie numérique, nécessitent la mesure, du ratio polarimétrique pour l’une, du champ horizontal pour l’autre, effectuée à deux angles d’incidence différents. Ces méthodes ont été validées numériquement à l’aide de la méthode d’Optique Géométrique fournie par le logiciel FEKO. Des mesures en chambre anéchoique ont été effectuées afin de valider ces méthodes. De même une mesure in-situ a été effectuée sur un dièdre en béton formé par un angle entre deux murs.

  • Titre traduit

    Permittivities retrieval of a dihedral structure using radar polarimetry


  • Résumé

    For a monostatic radar, the dihedral arrangementexhibits a strong response compare tobare surface. This phenomenon can be seen in radarimages of urban areas or forestry as building andstreets and trunks and ground are forming such structures.This signature can be modelled with the doublebounce equation as a cascade of Fresnel reflectioncoefficients. These coefficients depend on the permittivitiesof the structures. Finding these permittivitiesfrom the backscattered fields may allowed to identifythe materials involved in the dihedral. Thereforethiscan be applied for default detection, moisture retrievaland classification topics for instance.By modelling the double bounce scattering with Fresnelcoefficients, three methods have been developedto retrieve these permittivities. The first one uses asingle incidence angle and the measurements of copolarisedfields. The last two methods need the measurementof the copolarised fields ratio or of the horizontalelectric field alone at two different incidenceangles. All these methods have been validated, firstnumerically using FEKO RL-GO method, then experimentally,with measurements in anechoic chamber. Atlast, in-situ measurements have been performed on awall corner made of concrete to assess the methodon a real case.


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