Imagerie SAR bistatique
5.4 Limites de la configuration monostatique
Axe des ordonnées (m)
Axe des abscisses (m)
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
Fig. 5.29 – Illustration d’une acquisition pour laquelle la r´esolution radiale est meilleure que la r´esolution azimutale.
chambre an´echo¨ıde afin d’illustrer et de v´erifier certains r´esultats de simulation par l’exp´erimentation.
5.4 Limites de la configuration monostatique
La phase de validation de notre simulateur ´etant r´ealis´ee, nous pouvons donc utiliser celui-ci afin d’illustrer certaines limites de l’imagerie SAR li´ees `a la configu-ration monostatique. Ces r´esultats de simulation seront confort´es par des r´esultats d’exp´erimentations r´ealis´ees dans la chambre an´echo¨ıde de l’ENSIETA.
5.4.1 Probl`emes de r´esolution
La figure 5.29 montre un exemple d’acquisition dans laquelle la r´esolution radiale est meilleure que la r´esolution azimutale. Les conditions d’acquisition de cette sc`ene sont les suivantes : le radar a comme position initiale (-5000 ;0 ;200) et se d´eplace suivant le vecteur vitesse (0 ;100 ;0)m/s et la sc`ene est constitu´ee de trois points brillants isotropes aux coordonn´ees : (10 ;15,77 ;0)(20 ;10 ;0)(20 ;21,54 ;0).
Pour ces consid´erations, les r´esolutions radiale et azimutale sont :
∆Rrad = 2.7m et ∆Razi = 5.4m. (5.4)
Nous retrouvons ces r´esolutions sur l’image de la figure 5.29, nous constatons alors que les deux cibles se trouvant `a la mˆeme abscisse ne peuvent ˆetre diff´erenci´ees.
Il est ´egalement possible de mettre en ´evidence cette caract´eristique `a partir d’exp´erimentations r´ealis´ees dans la chambre an´echo¨ıde. Les caract´eristiques d’ac-quisition sont celles donn´ees dans la section 5.3.3.2, avec cette fois une ouverture de 4◦, les r´esolutions attendues sont alors :
∆Rrad = 2.3m et ∆Razi = 14.6m, (5.5)
ce que l’on retrouve sur l’image reconstruite figure 5.30. Dans ce cas, nous constatons qu’il est difficile de diff´erencier les deux cibles ayant la mˆeme abscisses comme nous l’avions remarqu´e lors de la simulation pr´ec´edente.
Axe des abscisses (m)
Axe des ordonnées (m)
−1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 0.4 0.2 0 −0.2 −0.4
Fig. 5.30 – Illustration d’une exp´erimentation pour laquelle la resolution azimutale est d´egrad´ee.
Axe des ordonnées (m)
Axe des abscisses (m)
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
Fig. 5.31 – Illustration du masquage lors d’une acquisition.
5.4.2 Effets de masquages
Le ph´enom`ene de masquage est illustr´e figure 5.31. Dans ce cas, nous consid´erons que l’acquisition est r´ealis´ee par un radar se d´epla¸cant parall`element `a l’axe des abscisses dans le plan form´e par les trois cibles. Les trois cibles ´etant identiques, nous devrions retrouver la mˆeme intensit´e pour l’ensemble des cibles. Or, la cible en arri`ere-plan a une intensit´e plus faible. En effet, cette derni`ere a ´et´e partiellement masqu´ee par la cible en premier plan. De ce fait, les informations obtenues sur l’image reconstruite ne correspondent pas exactement aux caract´eristiques de la cible observ´ee.
Afin de mettre en ´evidence les effets du masquage par l’exp´erimentation, nous
considerons la sc`ene utiliser dans la section 5.3.3.3 tourn´ee de 90◦. Ainsi deux sph`eres
seront align´ees par rapport `a la vis´ee du radar comme le montre la figure 5.32. Or, dans ce cas, nous obtenons l’image pr´esent´ee figure 5.33 sur laquelle les effets de
masquage n’apparaissent pas. Ceci est dˆu au fait que dans notre chambre an´echo¨ıde
les antennes d’´emission et de r´eception ne sont pas tout `a fait co-localis´ees. Lors de sa propagation, l’onde ´electromagn´etique ne rencontre donc pas d’obstacle fi-gure 5.34(a). De plus, il faut ´egalement tenir compte des erreurs de placement des cibles qui interviennent lors de l’exp´erimentation.
5.4-Limites de la configuration monostatique
Fig. 5.32 – Sch´ema d’acquisition permettant d’illustrer les effets de masquage.
Axe des abscisses (m)
Axe des ordonnées (m)
−1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 0.4 0.2 0 −0.2 −0.4
Fig. 5.33 – R´esultat d’exp´erimentation pour la configuration du sch´ema figure 5.32.
(a) Premi`ere acquisition. (b) Premier masquage. (c) Second masquage.
Fig. 5.34 – Visualisation de la propagation de l’onde suivant les configurations retenues pour illustrer les effets du masquage.
Axe des abscisses (m)
Axe des ordonnées (m)
−1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4
Fig. 5.35 – Premier r´esultat d’exp´erimentation mettant le masquage en ´evidence.
Axe des abscisses (m)
Axe des ordonnées (m)
−1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 0.4 0.2 0 −0.2 −0.4
Fig. 5.36 – Deuxi`eme r´esultat d’exp´erimentation mettant le masquage en ´evidence.
Si l’on souhaite faire apparaˆıtre les effets de masquage, il est alors possible de mettre en place deux configurations particuli`eres. Dans un premier cas, il faut consid´erer que l’´emetteur et deux sph`eres sont align´es. L’onde ´electromagn´etique sera alors r´efl´echie et “arrˆet´ee” par la premi`ere sph`ere et ne pourra pas “atteindre” la sph`ere en arri`ere plan. Cette configuration est sch´ematis´ee figure 5.34(b) et le r´esultat obtenu lors de nos exp´erimentations est donn´e par la figure 5.35. Pour le deuxi`eme cas, nous supposerons que le r´ecepteur est align´e avec deux sph`eres (figure 5.34(c)). Cette fois, l’ensemble des sph`eres sera illumin´e par l’onde ´electromagn´etique mais lors de la diffusion, l’onde r´efl´echie par la sph`ere en arri`ere plan sera “arrˆet´ee” par la sph`ere en premier plan. Les r´esultats de nos exp´erimentations dans cette configuration sont pr´esent´es figure 5.36.
Les caract´eristiques concernant la r´esolution en imagerie radar et les ph´enom`enes de masquage ´evoqu´es lors de nos simulations ont ´et´e retrouv´es par les exp´erimentations r´ealis´es en chambre an´echo¨ıde. La concordance entre les simu-lations et l’exp´erimentation vient compl´eter la validit´e de notre mod`ele.
5.4-Limites de la configuration monostatique
Z Y X
Fig. 5.37 – Configuration d’acquisitions en configuration multi-vue.
5.4.3 SAR multi-vue
Afin de palier les limites de l’imagerie SAR monostatique, nous nous sommes int´eress´es `a une configuration d’acquisition particuli`ere : le SAR multi-vue.
5.4.3.1 Principe
Le SAR multi-vue consiste `a visualiser une sc`ene sous diff´erents angles `a l’aide de plusieurs radars fonctionnant en configuration monostatique comme l’illustre la figure 5.37. La fusion des donn´ees obtenues lors des diff´erentes acquisitions devrait permettre de r´esoudre certains probl`emes li´es `a la configuration monostatique.
5.4.3.2 Application
Tout d’abord, concernant les r´esolutions de l’imagerie SAR monostatique, nous avons vu que la r´esolution azimutale est directement li´ee `a la taille de l’antenne synth´etique ce qui peut poser probl`eme dans certains cas. Nous allons donc chercher `a am´eliorer la r´esolution `a partir du principe de SAR multi-vue. Pour cela, nous
r´ealisons deux observations d’une mˆeme sc`ene sous des angles de vue s´epar´es de 90◦.
Nous consid´erons une sc`ene constitu´ee de trois points brillants isotropes situ´es dans le plan aux coordonn´ees : (10 ;15,77 ;0), (20 ;10 ;0) et (20 ;21,54 ;0). Pour la premi`ere acquisition, la position initiale du radar est (0 ;-5000 ;2000) et il se d´eplace suivant le vecteur vitesse (100 ;0 ;0) exprim´e en m/s. Lors de la deuxi`eme acquisition, le radar a pour position initiale (-5000 ;0 ;2000) et se d´eplace suivant l’axe des Y `a une vitesse de 100m/s. L’ensemble de ces informations ainsi que les caract´eristiques du signal utilis´e sont report´ees dans le tableau 5.6.
La figure 5.38 sch´ematise une vue de dessus de cette configuration.
Les images obtenues apr`es traitement des signaux re¸cus sont pr´esent´ees par les figures 5.39(a) et 5.39(b). Nous constatons que pour chacune des acquisitions, la r´esolution transverse n’est pas aussi performante que la r´esolution en distance. La figure 5.39(c) repr´esente la fusion (simple addition non coh´erente dans notre cas) des deux acquisitions r´ealis´ees pr´ec´edemment, nous constatons que celle-ci a permis d’am´eliorer les r´esolutions. En effet, nous obtenons la mˆeme r´esolution dans les deux directions.
10 20 10 15.77 21.54 Première acquisition Deuxième acquisition
Fig. 5.38 – Configuration d’acquisitions en configuration multi-vue.
Axe des abscisses (m)
Axe des ordonnées (m)
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
(a) Premi`ere acquisition.
Axe des ordonnées (m)
Axe des abscisses (m)
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 (b) Deuxi`eme acquisition.
Axe des abscisses (m)
Axe des ordonnées (m)
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
(c) Fusion des deux acquisitions.