RADAR : RAdio Detection And Ranging

Exemples :

• Radar de poursuite (pour capter la vitesse)

• Radar aérien (suivi de flux aériens)

• Radar imageur (exemple du "Japanese Earth Resources Satellite" avec antenne radar et panneau à énergie solaire)

RADAR Imageur : système qui émet des impulsions dans des longueurs d'ondes centimétriques et qui mesure l'énergie rétrodiffusée.

Mots-clés :

• Actif : le système émet lui-même des ondes

• Latéral : orientation obligatoire pour identifier correctement les cibles

• Onde cohérente : l'onde émise doit présenter une certaine stabilité en phase pour que l'écho puisse être comparé à l'onde émise (on observe des différences de temps de parcours entre l'antenne, la cible et le retour)

L'antenne émet un signal (émission d'ondes), le sol reçoit l'énergie transmise par le radar et renvoi vers l'antenne des ondes en retour.

Auteur : Lucas Ternynck - icône "satellite" par Jose Luis Algara - icône "arbre" par James Keuning

La mesure d'ondes se fait par enregistrement se déroulant dans le temps avec une variable : le temps "t" de parcours de l'onde.

Mots-Clés :

• Chronogramme : mesure du temps de parcours d'une onde en fonction de la distance

• Distance-ogramme : mesure de la distance parcourue par une onde en un temps donné

  «t» : temps

  «d» : distance

  «c» : vitesse de la lumière

  --> t = 2d/c

  

  Auteur : Lucas Ternynck

Mesure du temps de parcours : (c x t) / 2

Mesure de la distance parcourue : 3 x 10^-8

Auteur : Serge Riazanoff

Deux champs orthogonaux :

• un champ électrique

• un champ magnétique

Ces deux champs se propagent simultanément de façon perpendiculaire à la direction de propagation (axe des z).

Auteur : Serge Riazanoff

Les ondes électromagnétiques qui se propagent présentent une période :

1. temporelle :

   

   Auteur : Jean-Paul Rudant

2. spatiale :

   

   Auteur : Jean-Paul Rudant

Auteur : CNES

Explications

1. Réflexion des ondes solaires avec une variable importante : «la réflectance» qui correspond à la capacité d'un sol à réfléchir la lumière solaire en fonction de la longueur d'onde

2. Enregistrement de nuit comme de jour

3. Système radar : l'antenne émet une impulsion et reçoit un écho, c'est un système actif (jour et nuit).

Vocabulaire

«Radar monostatique» : l'antenne d'émission est confondue avec l'antenne de réception.

• Pour une onde électromagnétique, il existe une relation entre longueur d'onde et fréquence (l'une permet de connaître l'autre).

• Les radaristes sont habitués à travailler en bandes spectrales au nombre de quatre, comme l'indique le tableau ci-dessous :

  

  Auteur : Jean-Paul Rudant

• Les bandes X, C et L fonctionnent avec des imageurs satellitaires tandis que la bande P est utilisée avec des radars aéroportés.

• En télédétection, les bandes sont caractérisées par la longueur d'onde.

• Cela est différent pour l'ingénierie :

  - L'ingénieur fonctionne en fréquence car il ne raisonne pas dans l'espace - temps mais dans l'espace des fréquences (espace de Fourier associé) ;

  - Le télédétecteur fonctionne en bande spectrale et en longueur d'onde pour deux raisons essentielles :

  1. d'une part, le radar travaille sur les distances, notamment dans le domaine d'interférométrie où le raisonnement se fait sur des fractions de longueur d'onde ;

  2. d'autre part, lorsque l'on s'intéresse à la rétrodiffusion d'une surface, cette dernière correspond à l’interaction de l'onde électromagnétique envoyée avec cette surface. L'interaction dépend de la surface mais également de la longueur d'onde, d'où l'importance de la connaissance de la longueur d'onde.

• Image ERS bande C avec alpha = 6 cm : la surface océanique donne une grande variabilité de réponse (lignes de courant très nettes) ;

• Image JERS bande L avec alpha = 25 cm : image plus pauvre en informations sur la surface océanique en raison de la rugosité de surface davantage perçue avec une longueur d'onde 6 cm.

• Suivant la bande spectrale, les ondes électromagnétiques ont une très faible sensibilité aux conditions climatiques (en terme de transmission d'énergie).

• On observe cette particularité en comparant une image radar en bande C (longueur d'onde 6 cm) et une image optique : l'image optique présente une abondance de nuages, ces derniers sont absents sur l'image radar.

• L'image radar va donc permettre d'effectuer des observations en zone tropicale et en zone tempérée sans contraintes liées aux conditions climatiques.

• La polarisation est une autre caractéristique importante des ondes électromagnétiques : elle détermine les propriétés d'interaction entre le sol et l'onde.

  

  Auteur : Cédric Lardeux

• Sur le schéma 1, le champ électrique se propage dans la direction des Z en oscillant rectilignement sur l'axe des Y : on parle de «polarisation rectiligne».

• «Onde polarisée» : capacité de prévoir l'évolution de l'extrémité du champ électrique au cours de la propagation (nous savons que le champ électrique est perpendiculaire à la direction de propagation mais prévoir l'extrémité du champ n'est pas évident).

  

  Auteur : Cédric Lardeux

• Sur le schéma 2, le champ électrique global correspond à la composition de deux champs : un sur l'axe des X et l'autre sur l'axe des Y.

• La combinaison de deux champs électriques sur deux axes orthogonaux peut conduire à une polarisation elliptique ou circulaire.

• Polarisation V ("V" comme verticale) : le champ vibre dans le plan d'incidence.

• Polarisation H ("H" comme horizontale) : le champ est perpendiculaire au plan d'incidence.

  

  Auteur : Lucas Ternynck - icône "satellite" par Jose Luis Algara

  HH : réception H, émission H

  HV : réception H, émission V

  VH : réception V, émission H

  VV : réception V, émission V

• Exercice sur un schéma proposé par le Centre Canadien de Télédétection

• Question relative aux propriétés d'un micro-ondes