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Proposition de thèse 2009DIFFRACTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE PAR DES SURFACES RUGUEUSESEN INCIDENCE RASANTE : APPLICATION À LA SURFACE DE LA MERLaboratoire d’accueil :L SEET UMR CNRS 6017Direction de thèse: M. Saillard (Prof.) et G. Soriano (MCF).Financement (acquis): bourCseI FRE avec DCNS Toulon, Dépt. Compatibilité Electromagnétique .Nationalité française requise.Mots clés : diffraction électromagnétique, formalisme intégral de frontière, méthodes numériques, sur facesrugueuses, radar Doppler, surface océanique.Présentation du projet de rechercheL’incidence rasante est un problème spécifique, qui apparaît notamment lorsqu'une antenne est placée sur unmât ou sur la côte. Pour la modélisation du problème de diffraction, on est confronté à un probl ème deprécision des calculs. En effet, lorsque la mesure s'effectue au même lieu que l'émission, l'écho e st trèsfaible car l'essentiel de l'énergie émise se propage vers l'avant, exigeant ainsi une très grande pr écision.Néanmoins, même si l’écho est très faible, il peut être suffisant pour perturber le bon fonctionn ement desystèmes antennaires sur un navire. De plus, cet écho porte des informations intéressantes sur l’é tat de lamer. Lors de la thèse de Philippe SPIGA (2005-2008, bourse CIFRE avec DCNS Toulon), nous avons déve loppéun modèle rigoureux spécialement conçu pour l’incidence rasante. Ce nouveau formalisme nous a permis demettre au point un code numérique pour le problème électromagnétique en ...
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Proposition de thèse 2009
DIFFRACTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE PAR DES SURFACES RUGUEUSES
EN INCIDENCE RASANTE
:
APPLICATION À LA SURFACE DE LA MER
Laboratoire d’accueil :
LSEET
UMR CNRS 6017
Direction de thèse: M. Saillard (Prof.) et G. Soriano (MCF).
Financement (acquis): bourse
CIFRE
avec
DCNS Toulon
, Dépt. Compatibilité Electromagnétique.
Nationalité française requise.
Mots clés : diffraction électromagnétique, formalisme intégral de frontière, méthodes numériques, surfaces
rugueuses, radar Doppler, surface océanique.
Présentation du projet de recherche
L’incidence rasante est un problème spécifique, qui apparaît notamment lorsqu'une antenne est placée sur un
mât ou sur la côte. Pour la modélisation du problème de diffraction, on est confronté à un problème de
précision des calculs. En effet, lorsque la mesure s'effectue au même lieu que l'émission, l'écho est très
faible car l'essentiel de l'énergie émise se propage vers l'avant, exigeant ainsi une très grande précision.
Néanmoins, même si l’écho est très faible, il peut être suffisant pour perturber le bon fonctionnement de
systèmes antennaires sur un navire. De plus, cet écho porte des informations intéressantes sur l’état de la
mer.
Lors de la thèse de Philippe SPIGA (2005-2008, bourse CIFRE avec DCNS Toulon), nous avons développé
un modèle rigoureux spécialement conçu pour l’incidence rasante. Ce nouveau formalisme nous a permis de
mettre au point un code numérique pour le problème électromagnétique en polarisation Horizontale dans le
cas d’un métal infiniment conducteur.
Nous cherchons à étendre ce modèle afin de pouvoir estimer le champ diffracté pour les deux cas
fondamentaux de polarisation. En polarisation incidente Verticale, la proximité de l’angle de Brewster rend
caduque le modèle du métal infiniment conducteur pour décrire la diffraction par la surface de la mer en
incidence rasante. Pour prendre en compte la permittivité du milieu, il faut considérer des équations
intégrales de frontière plus complexes. Le traitement numérique de ces équations constitue un verrou que
nous souhaitons lever. Si une bibliographie abondante couvre ce sujet, il reste que l’étudiant devra montrer
un goût prononcé pour le calcul numérique.
En termes d'applications, cela ouvre de nouvelles perspectives en sondage électromagnétique ou Optique
pour la caractérisation à distance, soit de la surface elle-même, soit de défauts en surface. Un tel modèle
pouvant servir à caractériser statistiquement le fouillis de mer (ou
clutter
, en Anglais), il fournit des
informations intéressantes pour l'optimisation des algorithmes de détection d'une cible placée à la surface de
la mer. Cette étude aidera aussi à cerner le potentiel des radars micro-ondes pour estimer le vent et
caractériser les champs de vagues en zone côtière.
Toutefois, pour beaucoup d’applications, les temps de calcul restent prohibitifs, malgré les progrès rapides
de la technologie et des méthodes numériques. Ce modèle servira donc de référence pour tester le domaine
de validité des méthodes approchées qui, dans le cas de la mer, tentent de tirer profit des faibles pentes pour
proposer des solutions semi-analytiques.
On s’intéressera également à la pertinence de la modélisation de la surface de la mer, forcément simplifiée.
Il n’est en effet pas prévu de modéliser des phénomènes hydrodynamiques complexes, tels que le
déferlement. Il est donc important de comparer les résultats de simulations avec des mesures afin de vérifier
que le modèle proposé capture bien les contributions dominantes. Pour cela, on s’appuiera sur des données
acquises par le LSEET (fréquence 1.2 GHz) et sur des jeux de données issus de collaborations (fréquence 10
GHz) ou, si nécessaire, acquises lors d’une expérience spécifiquement dévolue à cet objectif pendant la
thèse.
Ce projet, du fait de sa pluridisciplinarité, s’appuie sur les compétences de deux laboratoires, l’un en
Sciences de l’Univers (télédétection marine, Toulon), l’autre en Sciences de l’Ingénieur (modélisation des
phénomènes de diffraction et de propagation, Marseille), et sur l’expertise de DCNS en systèmes marins
(Toulon).
Contact :
gabriel.soriano@fresnel.fr
ou
marc.saillard@lseet.univ-tln.fr
Plus d’informations sur
http://www.fresnel.fr/perso/soriano/index.htm
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