PRINCIPE DE L’OUVERTURE SYNTHETIQUE ET ABERRATION DES VITESSES

> > PRINCIPE DE L’OUVERTURE SYNTHETIQUE ET ABERRATION DES VITESSES ; écrit le: 22 septembre 2013 par Hela

Où l’on suit les navires pollueurs à la trace

sur cette image traitée au CNES à partir de données du satellite ers-1, on distingue très bien la tri de produits pétroliers laissés à la surface de l’eau par certains des navires circulant dans cette zone tr fréquentée (la Manche au Nord de l’île de Jersey). On observe également la surface aplanie, plus 11 laissée par les navires derrière eux, au centre de leur sillage. Enfin, l’une des aberrations géométriques propres à l’imagerie par radar, le «déplacement des cibles mobiles», est bien visible sur l’image ci-contre.Tous bateaux (points blancs sur l’image) apparaissent déplacés sur la gauche de leur sillage. Lorsque l’on traite u image radar, 011 ne peut pas résoudre simultanément la position et la vitesse des objets au sol. On fait d- l’hypothèse que tous les objets sont immobiles et que les changements de distance sont dus au seul mou ment du satellite. Dans le cas des bateaux, nous connaissons la position réelle, nécessairement au bout du sillage. L’observation du décalage avec la position observée sur l’image permet alors de calculer la vite du bateau. Bien que ces propriétés du radar puissent être utilisées pour protéger l’environnement, par l’identification des navires pollueurs même en cas de couverture nuageuse ou de nuit, il s’agit là d’une quai:: «militaire» de l’imagerie par radar : détecter par tous les temps la position et la vitesse des navires.

Le classement en distance de l’écho de retour de l’onde permet de restituer une résolution correcte sur l’axe point du sol-radar. Sur l’autre axe (la direction de vol), on doit avoir recours à une méthode mathématique plus complexe et gourmande en calculs appelée synthèse d’ouverture. Cette méthode consiste à combiner les échos reçus successivement depuis plusieurs endroits par l’antenne de 10 mètres dont dispose le radar, afin d’imiter le signal qui aurait été obtenu instantanément et sans calculs par une antenne gigantesque de plusieurs kilomètres de long. De même que le classement en distance peut créer des surprises telles que l’inversion du relief sur les montagnes trop pentues (voir page 22), la synthèse d’ouverture, du fait qu’elle n’est pas instantanée, crée des anomalies dans la position des cibles mobiles par rapport au paysage. Dans le sens de l’avancement du radar, l’antenne ne peut distinguer, malgré sa longueur de dix mètres, deux objets séparés par moins de cinq kilomètres (longueur L sur le schéma ci-contre) à la distance de 1000 kilomètres (longueur R). Ceci est la conséquence du médiocre rapport ouverture sur longueur d’onde, que nous avons vu page 22. La vitesse du radar sur son orbite étant de six ou sept kilomètres par seconde, un objet au sol restera environ une seconde dans le faisceau de l’antenne. Comme le radar émet typiquement 1000 impulsions par seconde, environ un millier de ces impulsions reviendront vers le radar en portant la marque de l’objet. La difficulté est de distinguer l’objet A qui nous intéresse d’un objet voisin B, par exemple décalé de la longueur P parcourue par le radar entre deux impulsions (soit cinq ou six mètres, taille de pixel final que nous voulons réaliser), et qui aura été «vu» essentiellement par les mêmes 1000 impulsions. Fort, lors de la traversée du faisceau d’antenr la distance de l’objet au radar varie légèrement (elle er. plus courte quand l’axe entre l’objet et le radar e perpendiculaire à la vitesse de ce dernier). Cette variar: – de la distance, schématisée par les traits verts qui peuv atteindre quelques mètres dans la réalité, se traduit des variations de la phase du signal en provenance de l’objet A (voir page 50) dans chacune des impulsions. On pe_” alors compenser ces variations de phase par le calcul e additionner les impulsions ainsi «alignées». La phase ai signal en provenance de l’objet B est «presque» corriœ elle aussi par cet alignement. Mais cette correction se inexacte pour l’objet B car, pour lui, l’ensemble du des bascule d’un angle égal à P/R. Le résultat est un excès correction d’une demi-longueur d’onde en -3 (sur le sché~i: et un défaut de correction d’une demi-longueur d’onde e +3 avec des valeurs intermédiaires entre les deux (figirs. parles traits rouges). L’addition des impulsions «corrigée; pour A» détruit donc les contributions de B au signal, zs ces dernières se répartissent sur toutes les valeurs possi bues de la phase. L’objet B ne sera reconstruit que par un ai_T traitement, qui lui est spécifique, des mêmes impulsion L’inconvénient de ce traitement par ailleurs très astudei et que, si l’objet A est mobile, il va «tromper» le traiterne— en ajoutant son propre mouvement. Pendant la secor> d’observation, l’objet pourra par exemple s’éloigner à jt mètre, voire plus, et créera un incrément progressif distance (traits bleus sur le schéma). Au lieu d’être reconstr.- par le traitement qui lui est destiné, le point A sera reconsrj* par le traitement destiné à l’un de ses voisins, et sjt représenté sur l’image superposé à ce voisin

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