Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Etudes d'outils de calcul de propagation Radar en milieu complexe (milieu urbain, présence de multi-trajets ...) par des techniques de Lancer de Faisceaux Gaussiens
Directrice de thèse:
Christine LETROU (SAMOVAR)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
Objectif de la thèse:
Etudier l’intérêt de calculs de propagation radar en environnement complexe par des techniques de lancer de faisceaux gaussiens.
Contexte :
Les méthodes actuellement utilisées pour simuler la propagation radar sont soit des méthodes de rayons (UTD, GTD), soit la méthode d’Equation Parabolique. Les premières sont difficiles à calibrer en terme de nombres de rayons à lancer, surtout en présence d’environnements complexes, et souffrent des problèmes liées aux caustiques en présence d’interfaces courbes concaves. La seconde ne permet pas de simuler la présence d’une cible en non visibilité.
La méthode de «Lancer de Faisceaux Gaussiens » (LFG) est connue pour permettre des calculs de propagation rapides en environnements complexes, et pour éviter tout problème de caustiques. Le recours à la théorie des frames pour le LFG a été initié par la thèse de Delphine Lugara [1], encadrée à l’INT par C. Letrou. Cette théorie fournit une base rigoureuse pour la décomposition du champ rayonné en faisceaux gaussiens, et permet de calibrer le nombre et les directions des faisceaux à lancer, avec une flexibilité qui permet de tenir compte des paramètres de l’environnement de propagation. Le LFG associé à cette théorie a déjà été mis en œuvre à l’INT (thèses de R. Tahri [2] et A. Fluerasu [3], encadrées par C. Letrou) pour simuler la propagation en environnement multi-trajets (canal de propagation intra-bâtiments). Les simulations ont été validées par des mesures, y compris pour le couplage à un récepteur en non visibilité [3].
La thèse proposée a pour objectif d'enrichir la formulation actuelle du lancer de faisceaux gaussiens et de tester sa capacité à répondre aux besoins actuels en propagation radar (compréhension physique des phénomènes, en particulier dans le cas d’une cible en non visibilité ; rapidité et précision des calculs dans le cas d’environnements complexes).
Sujet développé :
L'idée de base de la méthode de «Lancer de Faisceaux Gaussiens » (LFG) est de décomposer le champ source sur une famille de fenêtres gaussiennes déduites les unes des autres par translation à la fois dans le domaine spatial et dans le domaine spectral (directions de rayonnement). La méthode développée à l'INT est basée sur la discrétisation d'une transformée de Fourier à fenêtre du champ source, utilisant une fenêtre gaussienne. Cette discrétisation s'opère suivant une méthode proche de la méthode dite de Gabor et basée sur la notion générale de « frame » qui s'applique également aux ondelettes.
Le champ rayonné par les fenêtres gaussiennes peut être mis sous la forme de faisceaux gaussiens, dont la propagation et la transformation lors d'interactions avec des interfaces régulières s'expriment par des formules analytiques simples de type « rayons complexes » transformés selon les mêmes lois que des rayons optiques (par exemple, loi ABCD pour la réflexion/réfraction par des interfaces diélectriques).
Dans le cadre de cette thèse, un travail théorique devra être mené pour permettre à la méthode de LFG de traiter :
-* le problème de la diffraction, particulièrement important dans le cas d’une cible en non visibilité,
-* la propagation en relativement basse fréquence, et dans des environnements extérieurs.
Pour traiter ces problèmes, la théorie des frames pourra être exploitée, en parallèle avec les propriétés paraxiales inhérentes aux faisceaux gaussiens, pour mettre en œuvre une décomposition adaptative des faisceaux, en fonction de la distance parcourue, de la taille des obstacles rencontrés…
Ce travail sera validé par la confrontation avec des données fournies par Thalès pour des cas tests. Cette étape de validation est indispensable dans le cadre d’une démarche véritablement scientifique, dans la mesure où le LFG est basé sur des approximations asymptotiques, ce qui rend l’évaluation de la précision des résultats obtenus à peu près impossible de façon purement théorique (comme pour les méthodes de rayons).
[1] D. Lugara, ``Modélisation d’antennes et de systèmes focaux par décomposition sur une famille de faisceaux gaussiens, '' Thèse de l'Université de Marne-la-Vallée, soutenue le 13 Novembre 2000.
[2] R. Tahri, ``Etude de l'intérêt des faisceaux gaussiens pour la simulation physique 3D rapide du canal indoor,'' Thèse de l'Université Paris VI, soutenue le 8 Juillet 2002.
[3] A. Fluerasu, ``Modélisation de champs dans le domaine spatio-temporel par une méthode de frame de Gabor. Application à la caractérisation du canal indoor millimétrique,'' Thèse de l'Université de Marne-la-Vallée, soutenue le 19 Décembre 2003.
Doctorant.e: Ghannoum Ihssan