Application de l'interférométrie fréquentielle et de méthodes à haute résolution aux radars "air clair"
par Lydi Smaïni
Thèse de doctorat en Sciences. Propagation, télécommunications, télédétection
Sous la direction de Michel Crochet.
Soutenue en 2001
à Toulon , en partenariat avec Université du Sud Toulon-Var. UFR de Sciences et Techniques (autre partenaire) .
mots clés-
Résumé
La résolution radiale minimale des radars ST/MST, généralement de 150 mètres, fait qu'ils ne sont pas appropriés pour l'étude de couches atmosphériques, de quelques mètres d'épaisseur, responsables du renforcement de la puissance rétrodiffusée en vertical. La technique d'interférométrie fréquentielle FDI fut la première proposée dans le but d'estimer la position et l'épaisseur de couches à l'intérieur des portes radar. Cependant, l'utilisation de deux fréquences ne permet de détecter qu'une seule et unique couche à l'intérieur de chaque porte radar. La compression d'impulsion par sauts de fréquence permet d'effectuer un balayage en distance afin d'estimer la distribution de puissance, par transformée de Fourier, à l'intérieur des portes radar dans le but de détecter un nombre de couches inférieur au nombre des fréquences utilisées. Toutefois, la résolution obtenue est limitée par la bande passante du système et insuffisante pour la localisation de plusieurs couches. Pour s'en affranchir et accroître considérablement la résolution, il est possible d'appliquer des méthodes à haute résolution couramment utilisées en traitement d'antenne. Le LSEET a implémenté la technique du saut de fréquence sur son mini-radar VHP et une campasne de mesures a été effectuée afin d'appliquer la technique d'estimation de profils de distance" avec les méthodes à haute résolution ainsi que la technique FDI. En plus de la méthode de Capon et de l'algorithme MUSIC déjà étudiés et appliqués, nous avons introduit la méthode de Lagunas-Gasull qui est une légère modification de celle de Capon. Les simulations et les résultats sur les données réelles montrent que cette dernière présente de meilleurs résultats que la méthode de Capon en matière de pouvoir de résolution et permet de quantifier l'intensité des couches détectées par MUSIC. De plus, toutes ces méthodes ont été appliquées sur le puissant radar Japonais MU et ont confirmé les résultats obtenus avec le mini-radar VHP.
-
Titre traduit
Application of interferometry technic and high resolution methods to mini-VHF radar
-
Résumé
The minimum ST/MST radar resolution, generally 150m, does not allow to study the thin atmospheric layers (about few meters) responsible of the enhacement of the backscattered power for a vertical incidence. The Frequency domain Interferometry technique (FDI) has been the first one proposed to estimate position and thickness of layers in the radar gates. Nevertheless, the use of two frequencies allows to detect only one layer in each radar gate. The radar pulse compression by use of frequency steps permitts to carry out a range scanning in order to estimate the power distribution, by Fourier transform, inside the radar gates, to detect n-1 layers for n-1 frequencies. But the resolution obtained is limited by the system bandwith, which is non sufficient for the localisation of several layers. In order to improve the resolution, it is possible to apply high resolution methods, often used in antenna processing theory. The LSEET has implemented the frequency step technique on its Mini-VHF radar and an experimental campaign has been lead in order to apply the Range Profile Estimation technique associated with high resolution methods, as well as the FDI technique. In addition to th Capon method and the MUSIC algorithm alredy studied and applied, we have introduced the Lagunas-Gasull method which is a slight modification of Capon's, simulations and results given by the real data show that the Lagunas-Gasull gives better results than Capon method in terms of resolving power, and permits to estimate the intensity of the layer detected by MUSIC. Moreover, all these methods have been applied on the powerful Japanese MU radar, and have confirmed the results obtained with the Mini-VHF radar.
