Techniques d'imagerie radar pour la caractérisation et le diagnostic des chaussées

Radar imaging techniques for the characterization and diagnosis of roadways

• Auteur / Autrice : Mengda Wu
• Direction : Laurent Ferro-Famil, Yide Wang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 14/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Rennes (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Paillou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Guilbert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Atika Rivenq, Torbjorn Eltoft

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radar à antenne synthétique

Mots clés libres

Radar à synthèse d'ouverture (SAR)

Radar de pénétration de sol (GPR)

SAR de terrain (GB-SAR)

Tomographie SAR (Tomo-SAR)

Propagation vers l'avant

Rétro diffusion

Synthetic aperture radar (SAR)

Ground penetrating radar (GPR)

Ground-Based SAR (GB-SAR)

SAR tomography (Tomo-SAR)

Forward scattering

Back scattering

Résumé

Ce travail concerne l'imagerie tomographique 3-D par Radar à Synthèse d'Ouverture de terrain (GB-SAR) pour la détection in situ des défauts de chaussée.Un GB-SAR bistatique à visée latérale, fonctionnant en mode de propagation vers l'avant (FSC), caractérisé par un rapport Signal sur Bruit (SNR) élevé et une résolution verticale constante, est proposé. Une focalisation tomographique utilisant une ouverture dans la direction verticale est introduite pour résoudre l'ambiguïté et améliorer la résolution en distance au sol. Une configuration SAR bistatique FSC à déplacement horizontal et à décalage constant (COSBis), est proposée afin de réduire la complexité du système à un niveau minimal, en utilisant une seule paire d'antennes Tx et Rx, et qui permet d'obtenir une résolution en distance au sol améliorée par focalisation sur une ouverture angulaire générée par le mouvement horizontal. Les résultats expérimentaux démontrent la capacité du mode proposé à détecter des défauts artificiels et à caractériser des détails fins en utilisant une diversité de polarisation. Des techniques d'analyse spectrale à haute résolution sont appliquées à l'approche COSBis pour affiner le diagnostic routier. Cette configuration innovante de GB-SAR, associée à des techniques d'imagerie à haute résolution, démontre un fort potentiel pour l'inspection et la maintenance des chaussées.

This work concerns 3-D tomographic imaging with Ground-Based Synthetic Aperture Radar (GB-SAR) for in situ pavement defect detection. A side-looking bistatic GB-SAR operated in forward-scattering (FSC) mode characterized by a high Signal-to-Noise Ratio (SNR) and constant vertical resolution is proposed. Tomographic focusing is introduced to solve the ground-range ambiguity and improve the resolution by using an additional vertical aperture. A Constant Offset Sliding Bistatic (COSBis) SAR configuration operated in the FSC mode is proposed, which reduces the system complexity to a minimal level by using a single pair of Tx and Rx antennas, leading to an improved ground-range resolution, through focusing along an angular aperture created by the horizontal motion. Experimental results demonstrate the capability of the proposed mode for detecting artificial defects, and characterizing detailed features by employing polarimetric diversity. High-resolution techniques are applied to COSBis approach to refine roadway diagnosis. The innovative GB-SAR configuration, coupled with high-resolution imaging techniques, proves a good potential for roadway inspection and maintenance.