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Caractérisation de l’interaction du champ électromagnétique avec un environnement forestier dans les bandes VHF et P. H. Roussel 1 , H. Nguyen 1 , Y. Ziadé 1 , M. Lesturgie 2 et 3 et W. Tabbara 1 et 3. 1 Département de Recherche en Électromagnétisme (DRÉ/L2S)
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Caractérisation de l’interaction du champ électromagnétique avec un environnement forestier dans les bandes VHF et P. H. Roussel 1, H. Nguyen 1, Y. Ziadé 1, M. Lesturgie 2 et 3 et W. Tabbara 1 et 3 1 Département de Recherche en Électromagnétisme (DRÉ/L2S) Supélec, Plateau de Moulon, 91 192 Gif sur Yvette 2 ONERA, DEMR Chemin de la Hunière, 91 761 Palaiseau Cedex 3 SONDRA/Supélec
Applications Évaluation de la biomasse Bande VHF (20-100 MHz) Détection d’objets métalliques Bande VHF - Bande P (50-400 MHz) Parcelle de forêt Étude de la transmission dans la foret.
Problématique Champ incident Champ diffracté : Amplitude ? Phase ? q j
Choix de la représentation z Source 1 : Onde plane V ou H W: e0 etronc, m0 q Source 2 : Dipôle élémentaire D1 : e0, m0 h y j sol D2 : e0 esol, m0 x
Choix du modèle électromagnétique - Modèle « full wave » : Représentation intégrale du champ E Champ de référence de la configuration de référence (sans les troncs) Fonction de Green de la configuration de référence D1 : e0, m0 sol D2 : e0 esol, m0
Discrétisation Choix du modèle électromagnétique - Résolution : Méthode des moments domaine d’intégration où sont localisées les sources = arbres On obtient un système linéaire d’équations à résoudre en décomposant le champ électrique sur des fonctions de bases rectangles et en projetant l’équation intégrale sur des fonctions test Dirac.
Contraintes de la méthode - Coût de calcul élevé et nécessite beaucoup d’espace mémoire • 2160 cellules pour un arbre, il faut inverser une matrice de 6480 * 6480 • de nombres complexes ~ 10 h avec un PC à 3 GHz - Limitation du nombre d’arbres à traiter pour une fréquence donnée ----> Chercher une solution approchée pour réduire le coût de calcul Solutions approchées -Structures creuses: Seules les couches de la surface sont discrétisées • l’épaisseur est choisie en fonction de l’épaisseur de peau - En négligeant le couplage entre 2 arbres pour d > 2 : Einterne x 0 E’interne=Einterne*ejkd d y
Imagerie SAR Paramètres nécessaires pour le traitement SAR Paramètres d’entrée : bande fréquentielle, pas fréquentiel, ouverture azimutale, pas en azimut, ouverture en élévation et pas en élévation Imagerie SAR 2-D : coupe horizontale
Imagerie SAR (dans le plan x0y) (-2.5,-2.5) (-2.5,-2.5) (2.5,-2.5) (2.5,-2.5) 0 0 x x (0.5,0.5) (0.5,0.5) (2.5,2.5) (2.5,2.5) (-2.5,2.5) (-2.5,2.5) z Df = 60° z y y Df = 180° Paramètres du traitement SAR Bande fréquentielle = [50 MHz; 250 MHz] Pas en fréquence: f = 10 MHz Pas en azimut: = 5°
Imagerie SAR (dans le plan x0y) Polarisation VV Polarisation HH rx 0.32 m ry 0.8 m
Imagerie SAR (dans le plan x0y) Polarisation VV Polarisation HH rx 0.64 m ry 0.8 m
Propagation du champ électromagnétique dans la forêt • 88 troncs de hauteur 5m et de diamètre 0.5m • Distance entre les troncs : 5m. • Permittivité relative des troncs : 5+2j. • Altitude de l’émetteur et des récepteurs 1m (dipôles // axe 0z) récepteurs émetteur Dy = 35 m x y Dx = 30 m
Propagation du champ électromagnétique dans la forêt y (m) x (m) y (m) x (m) f = 100 MHz f = 300 MHz
Conclusion et perspectives • Un modèle FULL WAVE a été développé. • Des simplifications du modèle ont été appliquées pour réduire le temps du calcul. • Plusieurs validations : • comparaisons avec d’autres codes • Validation des approximations • Des mesures en chambre anéchoïque sont prévues pour valider le modèle théorique en transmission et réflexion (ONERA). • Des mesures en espace libre de caractérisation des arbres sont prévues pour valider l’efficacité pratique du modèle (IRCOM).