Sarab Tay, du département Image et traitement de l’information, laboratoire Labsticc, a présenté ses travaux de thèse le 6 février 2012 à Télécom Bretagne (campus de Brest).

Sarab Tay doctorante au département Image et traitement de l'information et au laboratoire Labsticc.

Résumé : L’observation passive de la surface, utilisant notamment comme source d’opportunité des signaux émis par les systèmes de positionnement par satellites (GPS, Galileo,…), constitue depuis quelques années un axe de recherche et de développement très dynamique. Plusieurs équipes de recherche nationales ou internationales ont déjà mis en évidence la pertinence de telles approches pour des observations aéroportées, voire satellitaires. Expérimentalement, de tels dispositifs ont pu montrer l’influence de l’état de mer (rugosité) en mesure passive ou même donner lieu à de l’imagerie par antenne synthétique (SAR). Le travail dans cette thèse s’inscrit dans le cadre général de la mesure passive utilisant les signaux de positionnement par satellites (signaux GPS), néanmoins notre contexte de travail est celui d’observations réalisées à proximité de la surface (quelques dizaines de mètres). La surface de mer ne peut plus dans ce cas là se résumer à une surface immobile dont la rugosité est décrite par quelques paramètres statistiques. La diffraction des signaux d’opportunité doit alors prendre en compte la déformation temporelle de la surface et le déplacement des vagues. L’ambition de cette thèse est de montrer que l’analyse des signaux d’opportunité diffractés permet de mettre en évidence la variation temporelle de la surface, ou du moins d’identifier le déplacement des principaux diffuseurs (crête de vague, objet flottant à la surface,…). Les mouvements dont nous parlons sont très lents (ordre du Hz) par rapport aux fréquences des ondes considérées (ordre du GHz). L’amplitude des déplacements reste limitée, ce qui induit des différences de retard très faibles. Toutefois, notre étude a montré que malgré ce contexte difficile, des techniques de traitement de signal adaptées peuvent permettre la mise en évidence des mouvements à partir des signaux d’opportunité diffractés. En particulier, notre étude s’appuie fortement sur la thorie du filtrage de Kalman dans le plan Doppler-retard des signaux diffractés. Plus précisément, nous assimilons les éléments de la surface de mer à des cibles mobiles, dont le mouvement est connu et sur lesquelles se diffractent les signaux GPS. Le déplacement relatif de ces cibles engendre alors une variation de fréquence (effet Doppler) et un retard temporel. La fonction d’autocorrélation du signal diffracté permet de retrouver les valeurs de ces deux grandeurs. Il est à noter que le signal réfléchi est de très faible amplitude, et mélangé avec plusieurs sortes de bruit, ce qui rend la détermination du Doppler et du retard difficile. Une solution efficace est l’intégration sur de longues périodes du code du signal GPS. Toutefois, le mouvement de la cible rend cette approche complexe (variation du Doppler). Dans cette thèse, nous montrons comment le filtre de Kalman (linéaire et non linéaire) peut permettre de résoudre cette problématique. Les simulations réalisées illustrent la faisabilité des approches que nous avons développées.

Mots-clés : GNSS, suivi de pistes, Kalman, environnement marin.

Membres du jury : Eric Pottier, professeur, IETR, Université de Rennes-1 – François Soulat, ingénieur, CLS, Ramonville Saint Agne – Philippe Courmontagne, professeur, ISEN Toulon – Serge Reboul, maître de conférences, Université du Littoral Côte d’Opale, Calais – Thierry Chonavel, professeur, Télécom Bretagne, Brest – René Garello, professeur, Télécom Bretagne, Brest – Arnaud Coatanhay, maître de conférences, ENSTA Bretagne, Brest – Frédéric Maussang, maître de conférences, Télécom Bretagne, Brest.

Voir les publications de Sarab Tay dans la base de l’École.

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