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Languages: French
Types: Article
Subjects: sans objet, 621
Cette thèse présente l'étude du radar subsurface haute résolution pour la détection d'objets enfouis dans le sol. L'outil radar qui a été développé est un système à saut de fréquence Ultre-Large Bande. C'est un type spécial de GPR (radar à pénétration de sol) qui délivre des images radar à haute résolution du proche sous-sol. La combinaison d'une bande de fréquence ultra-large (ULB) et d'un traitement du signal à ouverture synthétique permet d'atteindre une résolution spatiale de moins de 10 cm, même dans une configuration "éloignée" où les antennes sont séparées du sol de plusieurs dizaines de centimètres. L'utilisation initiale du système est la détection de mines et le radar est spécialement optimisé pour cette application qui a été étudiée dans notre laboratoire ONERA. Dans un premier temps, nous évaluons les pertes qui sont subies par les ondes électromagnétiques lorsqu'elles se propagent dans le sol après avoir passé en revue les différents modèles de permittivité des sols trouvés dans la littérature. Le deuxième chapitre développe en détail la méthode de traitement d'ouverture synthétique pour le radar subsurface, qui est originale en prenant en compte les aspects champ proche, ULB et propagation dans le sol. Les formes temporelle et fréquentielle de l'algorithme SAR pour GPR sont expliquées. Puis nous développons un modèle de signal radar pour les objets enfouis, basé sur l'optique physique. Ce modèle donne de bons résultats quand il est appliqué à des mines. Les résultats sont comparés à ceux donnés par un calcul exact utilisant les équations de Maxwell. Nous traitons aussi la réalisation de l'outil de mesure, avec la spécification et la caractérisation d'antennes ULB. Le traitement du signal, dévolu à l'augmentation de la résolution et la diminution du niveau d'artefact provenant de l'interface air-sol est décrit. Des mesures, faites sur le site de test du TNO (Pays-Bas) montrent cairement la possibilité de détecter des mines antichar (fréquences de 500 MHz à 5 GHz) et même des mines antipersonnel affleurantes en augmentant la bande de fréquence jusqu'à 8 GHz. En conclusion, ce travail a permis des avancées significatives dans le domaine de la détection de mines par radar, et pourrait avoir des retombées dans un domaine génie civil. This thesis presents a study of subsurface high resolution radar for the detection of objects buried in the soil. The experimental tool that has been developed is an ultra-wide band stepped-frequency system. It is a special kind of GPR (“Ground Penetrating Radar”) which delivers high resolution radar images of the near subsurface. The combination of an Ultra Wide frequency Band (UWB) and a synthetic aperture signal processing enables to reach a high spatial resolution of less than 10 cm, even in a “stand-off” configuration where antennas are separated from the soil of some tens of centimetres. The initial use of the radar system is mine detection and it is specially optimised for this application which has been studied in the ONERA laboratory. In a first time, we evaluate the losses that are encountered by electromagnetic waves when propagating in a realistic soil after having reviewed the different models of soil permittitivity found in the literature. The second chapter develops in details the method of synthetic aperture antenna processing for the subsurface radar, which is original by taking into account the near field, UWB and soil propagation aspects. The time and frequency forms of the SAR algorithm for GPR are explained. Then we develop a radar signal model for buried objects, based on physical optics. This model gives good results when applied to mines. Results are compared to those given by an exact computation using the solution of Maxwell equations. We deal also with the realisation of the measurement tool, with the specification and the characterisation of UWB antennas. The signal processing, devoted to the increase of resolution and the decreasing of the artefact level coming from air—soil interface is described. Measurements, done in the test facility of TNO (the Netherlands), clearly show the possibility of detecting AT mines (frequencies from 500 MHZ to 5 GHZ) and even shallow buried AP mines by increasing the frequency range up to 8 GHZ. In conclusion, this work has made significant advances in the field of radar mine detection and could also have some fallout in the field of civil engineering.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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