Estimation de la température virtuelle de l'atmosphère : modélisation et analyse spectrale de signaux de télédétection radio acoustique (RASS)
par Philippe Goupil
Thèse de doctorat en Signal, image, acoustique
Sous la direction de Francis Castanié et de Corinne Mailhes.
Soutenue en 2002
à Toulouse, INPT .
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Résumé
"Dans cette thèse, on étudie les signaux d'un système de télédétection associant un radar météorologique et un dispositif sonore (RASS : Radio Acoustic Sounding System). L'ensemble permet de mesurer la température virtuelle de l'atmosphère. L'objectif de ces travaux est d'améliorer la portée et la précision de l'instrument. Le premier chapitre décrit le fonctionnement d'un radar météorologique ST (Stratosphère-Troposphère). Couplé à un dispositif sonore, il forme le RASS. On présente son principe général, ses limitations et ses performances. Dans la deuxième partie, on montre l'influence de la géométrie du radar et des conditions météorologiques. On propose une disposition originale des sources sonores et on montre de façon théorique son intérêt. On propose une amélioration de la chaîne d'acquisition pour obtenir des signaux de meilleure qualité. Dans le troisième chapitre, on propose et on valide un modèle théorique des signaux. On étudie les performances ultimes que l'on peut espérer atteindre en terme de précision des estimations des paramètres de ce modèle. On présente les bornes de Rao-Cramèr (BRC) sur l'estimation de la température et des autres paramètres. On étudie ensuite l'estimateur par Maximum de Vraisemblance. Étant donnée la formulation du problème, on propose de mettre en place cet estimateur par l'algorithme du recuit simulé. Dans le quatrième chapitre, on traite de l'estimation du SNR, basée sur la méthode de Hildebrand-Sekhon. On montre qu'elle présente certaines limites pour les faibles SNR et on l'améliore. On présente une technique d'élimination des parasites, appelée "Prony-déflation", et on propose de débruiter les séries temporelles par filtrages par ondelettes. On étudie des méthodes d'analyse spectrale non-paramétriques et une méthode paramétrique. Des comparaisons sont effectuées avec les BRC. Le dernier chapitre propose une application sur des données réelles à long terme afin d'illustrer les méthodes proposées. "
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