Projet ANR-13-ASTR-0028 – MOBILE : MOdèle BIstatique dédié à l’analyse de milieux forestiers et à la détection de cibLEs sous couvert.
Programme : Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation défense (ASTRID) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame Hélène ROUSSEL (Laboratoire d'Electronique et Electromagnétisme)
Partenaires : Penn State; Laboratoire d'Électronique et d'Electromagnétisme
Montant : 143973.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 36 mois
Résumé : L'objectif principal de ce projet est de développer un modèle dédié à l'analyse de la diffraction électromagnétique de scènes de grandes dimensions composées d'objets métalliques (cibles) et diélectriques (milieu naturel environnant). Pour cela nous proposons d'appliquer une méthode initialement développée par le professeur R. Mittra et connue sous le nom CBFM pour Characteristic Basis Funtionc Method. Ce projet est proposé en collaboration avec M. R. Mittra afin d'assurer son succès. La méthode CBFM présente l'intérêt principal d'autoriser l'étude exacte de configurations de grandes dimensions par rapport à la longueur d'onde en réduisant de façon très significative la dimension de la matrice d'interaction qui devra être inversée pour la résolution du problème étudié. Grâce à la ce choix de fonctions de bases adaptées au problème d’interêt, le taux de compression de la matrice d'interaction peut varier entre cent et deux cents. De plus, la méthode est très adaptée au calcul parallèle et peut être ainsi rendue très efficace en terme de temps calcul par l'utilisation de calculateurs parallèles. Elle présente donc un avantage double et peut à terme permettre à la communauté de traiter des problèmes d'une grande complexité.
Dans notre cas nous allons appliquer cette méthode à l'étude du champ diffracté par une parcelle de forêt en présence d'une cible métallique dans le but de mieux comprendre d'une part les problèmes liés à la détection de cibles placées sous couvert (FoPen) en mode monostatique ou bistatique (full polar) et d'autre part d'aider à la compréhension de l'interaction du champ électromagnétique avec un environnement forestier. Pour cela nous combinons la représentation intégrale de volume pour les milieux diélectriques inhomogènes qui composent les troncs et branches primaires et la représentation intégrale de surface pour les cibles métalliques. La résolution se fera par une méthode de Moments associée à la CBFM multi-niveaux permettant de gérer un nombre d'inconnues important. Dans un second temps nous inclurons grâce à la formulation du moment dipolaire (dipole moment formulation) l'effet des diffuseurs de petites dimensions (feuilles et aiguilles) qui contribuent peu aux fréquences les plus couramment utilisées pour la détection de cibles.    
Nous avons également prévu une étape de validation en chambre anéchoïque sur des maquettes à échelles réduites. Cette étape se fera en collaboration avec soit le Centre Commun de Ressources en Micro-ondes de Marseille (lié à l'Institut Fresnel) soit l'ONERA par des mesures dans la base bistatique BABI. Le choix ce fera en fonction des devis proposés par ces deux pôles de mesures et en fonction des possibilités de chaque base de mesure (en terme de bistatisme, de bande de fréquence de mesures, de canaux polar, disponibilité et coût). Nous ferons également appel à l'expertise de chercheurs extérieurs au projet (Laboratoire de l’Intégration du matériau au Système, IMS localisé à Bordeaux) afin de synthétiser des matériaux ayant des propriétés diélectriques proches de celles relevées sur les arbres.
Finalement, l’objectif principal de notre projet est de réaliser un simulateur radar opérationnel dédié à l’analyse de milieux naturels en présence de cibles métalliques et ce pour une bande de fréquence étendue (20-500 MHz). Ce simulateur permettra de traiter plusieurs applications comme la détection de cibles placées sous couvert ( FOliage PENetration), l’étude des paramètres de forêts (biomasse, humidité etc..). Ce projet présente l’avantage de proposer un outil de simulation performant pouvant être à terme utilisé pour simuler différentes configurations radar afin de ne retenir que la plus performante en terme de détection.