Nouvelles techniques de traitement du signal en radio-océanographie

New techniques of signal processing in radio-oceanography

• Auteur / Autrice : Dylan Dumas
• Direction : Charles-Antoine Guérin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 23/09/2022
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) (Marseille ; Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Melika Baklouti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Marmain, Anne Molcard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Claire Bennis, Gabriel Soriano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Toulon, Rade de (Var)

Sicié, Cap (France)

Courants marins

Océanographie -- Appareils et matériel

Radar en océanographie

Radar -- Antennes

Mots clés libres

Radar

Courants marins

Océanographie

Traitement d'antennes

Radar

Sea surface curents

Oceanography

Antenna processing

Résumé

La mesure des courants marins de surface par radar HF soulève plusieurs problématiques au niveau de la calibration des radars, de la résolution spatiale et des signaux parasites. Le traitement conventionnel fonctionnant par balayage azimutal appelé formation de voie a une résolution angulaire limitée pour la plupart des radars à réseau de phase et les méthodes de traitement à haute résolution pour la recherche des directions d'arrivées produisent généralement des cartes lacunaires. Dans cette thèse nous proposons : a) une technique de traitement à haute résolution angulaire permettant d'obtenir des cartes pleines et peu bruitées ; b) une méthode de calibration automatique des antennes ; c) des méthodes de suppression des artefacts liés aux interférences radio et aux échos parasites. Ces méthodes, initialement prévues pour les radars à réseau de phase, ont été adaptées aux radars compacts CODAR dont la principale difficulté est la calibration en raison de la nature des antennes. Les mesures de courant obtenues avec ces nouvelles techniques ont été validées par des campagnes in situ avec des erreurs dans la fourchette basse de la littérature scientifique.

The measurement of sea surface currents by HF radar raises several issues in terms of radar calibration, spatial resolution and parasite signals. Conventional azimuth scanning processing called beam forming has limited angular resolution for most phased array radar and high angular resolution processing methods called direction finding generally produce lacunary maps. In this thesis we propose : a) a high angular resolution processing technique based on direction finding algorithm allowing to obtain full and low-noise maps ; b) an automatic antenna calibration method ; c) other methods to removing artifacts related to radio frequency interference and clutter echoes. These methods, initially planned for phased array radars, have been adapted to compact radars called CODAR where the main difficulty is the calibration due to the nature of the antennas. The measurements obtained with these new techniques have been validated with in situ campaigns with errors in the low range of the scientific literature.