Traitement non linéaire du signal GNSS appliqué à l'observation de la terre par réflectométrie GNSS aéroportée
Auteur / Autrice : | Hamza Issa |
Direction : | Serge Reboul, Ghaleb Faour |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences et technologies de l’information et de la communication. Spécialité traitement du signal et des images |
Date : | Soutenance le 10/03/2022 |
Etablissement(s) : | Littoral |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'informatique, signal et image de la Côte d'Opale (Calais, Pas de Calais) - Conseil National de la Recherche scientifique (Liban) - Laboratoire d'Informatique Signal et Image de la Côte d'Opale |
Jury : | Président / Présidente : Sylvie Le Hégarat |
Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Olivier Amblard, Thierry Chonavel, Manuel Martín-Neira, Jens Wickert, Georges Stienne | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre-Olivier Amblard, Thierry Chonavel |
Mots clés
Résumé
L’estimation du taux d’humidité des sols par télédétection est un domaine de recherche très actif car ses applications concernent l’agriculture et les catastrophes naturelles. La réflectométrie GNSS (GNSS-R) est une nouvelle technique d’observation de la terre basée sur un système radar bi-statique qui utilise le signal GNSS en bande L comme source d’opportunité. Dans ce système radar passif, le signal GNSS réfléchi par le sol est utilisé pour estimer le taux d’humidité de la surface de réflexion. Il peut aussi être utilisé pour détecter et localiser les zones humides. Dans ce travail de thèse nous proposons dans un premier temps un estimateur non linéaire de l’amplitude du signal GNSS. Cet estimateur est basé sur un modèle statistique que nous proposons pour la détection cohérente du signal GNSS quantifié sur 1 bit. On montre, grâce à une expérimentation sur données synthétiques et sur données réelles, que l’estimateur proposé permet d’estimer le rapport signal à bruit d’un signal GNSS, avec une fréquence et une précision plus importante que les techniques de références. Quand le signal GNSS réfléchi est obtenu dans un vol aéroporté celui-ci est composé de zones stationnaires qui représentent les différents types de surfaces de réflexion. Nous proposons dans un deuxième temps un détecteur de rupture qui prend en compte la nature du signal radar pour découper celui-ci en zones stationnaires. On montre grâce à une expérimentation sur données synthétiques que le détecteur proposé offre une meilleure détection et localisation des ruptures que les méthodes de références. Ce travail est appliqué à l’observation GNSS-R aéroportée. Nous proposons dans une troisième partie l’étude et la mise en œuvre originale du capteur GNSS-R que nous avons développé. Cette étude porte à la fois sur la conception du capteur, la réalisation du récepteur génie logiciel qui traite les données et l’implantation du capteur sur un porteur de type autogyre. Une expérimentation aéroportée, qui a été réalisée dans le nord de la France, nous a permis d’obtenir des réflexions du signal GNSS pour différents types de sol. On montre que les traitements du signal et la technique radar proposés permettent de détecter différents types de surfaces de réflexion avec une résolution spatiale et temporelle importante. On montre aussi que l’on peut localiser avec une précision métrique les zones en eau.