Imagerie pour le sonar à ouverture synthétique multistatique

• Auteur / Autrice : Caroline Hervé
• Direction : Jean-Pierre Sessarego
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 21/01/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Lebon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Sessarego
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Mars, Pierre Cervenka

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fourier, Transformations de

Éléments-frontières, Méthode des

Simulation, Méthodes de

Approximation numérique

Sonar

Mots clés libres

Imagerie

Sonar

Multistatique

Bistatique

Synthèse d'ouverture

Algorithme de filtrage adapté

Diffraction

Approximation de Kirchhoff

Imaging

Sonar

Multistatic

Bistatic

Synthetic Aperture

Matched Filtering Algorithm

Scattering

Kirchhoff Approximation

Résumé

Le sujet porte sur l'étude de systèmes SAS (Synthetic Aperture Sonar) multistatiques. Ces systèmes permettent d'obtenir des images de cibles mieux résolues qu'avec un sonar classique à partir d'ondes acoustiques. Le SAS est largement exploité en configuration monostatique mais il existe très peu d'études à ce jour en SAS multistatique. Le travail consiste donc à évaluer les performances en configuration bistatique et multistatique et à les comparer à celles connues en configuration monostatique. Une méthode de calcul utilisée en radar a donc été mise en oeuvre en sonar de façon à expliciter la résolution en configuration bistatique, ce qui est un résultat original de ce travail. L'algorithme classiquement utilisé pour reconstruire des images repose sur l'hypothèse que la cible est une somme de points brillants. Cette hypothèse n'est pas bien adaptée en acoustique sous-marine. Un nouvel algorithme a donc été développé dans le but de se rapprocher des phénomènes de diffraction présents à l'interface entre l'eau et la cible. Le modèle de champ diffracté est obtenu par la combinaison d'équations intégrales de frontière avec l'approximation de Kirchhoff. Une méthode de reconstruction d'images par transformée de Fourier 2D de ce modèle a été implémentée et testée sur des données simulées, puis sur des données obtenues lors d'essais en cuve. Le nouvel algorithme montre une meilleure précision de la reconstruction et la capacité de pouvoir extraire de l'information quantitative de la cible. L'intérêt des configurations multistatiques pour la reconnaissance de cibles a également été démontré dans ces travaux de thèse.

This study deals with multistatic SAS (Synthetic Aperture Sonar) systems. SAS are high resolution imaging systems compared to classical sonar ones. The SAS technique is largly exploited in the monostatic configuration but few studies already exist in multistatic SAS. Thus, the work consists in evaluating resolution and detection performances in bistatic and multistatic configurations. Then, the objective is to compare these performances to monostatic ones. A radar method has been adapted to sonar to compute bistatic performances and this is an original result of this work.The classical algorithm to reconstruct images from acoustical waves lies on the hypothesis that the target is a sum of point scatterers. This hypothesis is not really well adapted to underwater acoustics that is why a new algogorithm has been developped in this study. The new algorithm would be better adapted to scattering diffraction phenomena at the interface between water and target than the classical one. The scattered field model of the target is obtained by combinating boundary integral equations and the Kirchhoff Approximation. An imaging reconstruction method by 2D Fourier Transform of this model has been implemented and tested on numerical and experimental datas. The new algorithm allow a better reconstruction accurency and is able to give quantitative information on targets. The interest of multistatic configurations for target identification has also been demonstrated in this PhD work.