Projet ANR-11-ASTR-0024 – MCIED : Modèle de Clutter de sol pour la détection électromagnétique d’IED
Programme : Accompagnement Spécifique de Travaux de Recherches et d'Innovation Défense (ASTRID)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Christian CAREL (THALES COMMUNICATIONS  & SECURITY SA)
Partenaires : THALES COMMUNICATIONS & SECURITY S.A.S; THALES COMMUNICATIONS & SECURITY S.A.S; Institut de Recherche en Énergie Électrique de Nantes Atlantique
Montant : 269644.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 34 mois
Résumé : Développement d’un modèle de clutter pour la détection d’objet au voisinage du sol.La connaissance de modèles d’application de clutter de sol (fouillis électromagnétique rétroémis) est cruciale dans un programme de développement de système de détection pour :   - Détecter et identifier des objets 1D et/ou 3D qui exploitent le rapport SCR (Signal sur Clutter Ratio) dans des algorithmes temps réel.   - Prédire la nature des réponses rétrodiffusées par exploitation des outils numériques, pour préparer des campagnes de calculs ou d’essais et contribuer à leur justification.
Détections d’objets au voisinage du solLe clutter de sol peut être caractérisé par deux grandeurs physiques :    - La section efficace de clutter (ou Surface Equivalente Radar caractérisant le pouvoir      réflecteur de la surface) définie par scl = so . DS, où so est l’indicatrice de diffusion      et DS la surface du sol qui rétrodiffuse vers la cible.   -  L’impédance ZS et l’admittance YS de surface effective du sol en présence de rugosités.      L’avantage de cette approche est de pourvoir réinjecter cette grandeur dans des logiciels      de simulation qui ne tiennent pas compte de la rugosité.
Une méthode innovante en 5 étapesEtape 1 : « Choix d’un modèle asymptotique générique de référence »	Le modèle de référence « état zéro » repose sur l’existant disponible dans la 	littérature.Etape 2 : « Elaboration d’un modèle numérique exact établis à partir d et étalonnage du 	modèle asymptotique.	La méthode numérique repose sur la méthode PILE développée par l’IETR Nantes qui	permet d’enrichir de façon incrémentale le modèles asymptotique à partir d’un modèle	numérique du sol et de l’objet élaboré à partir de logiciel fondés sur la Méthodes des 	Moments MdMEtape 3 : « Exploitation et Validation du modèle asymptotique »	Il s’agit de vérifier que le modèle d’impédance de surface s’adapte bien au format des	modèles numériques en place dans des codes 3D au différences finies (FDTD)	Et de comparer les résultats aux mesures expérimentales fournies par TCS.Etape 4 : « Implantation du modèle d’impédance de surface dans un code de calcul	numérique »	Il s’agit d’exploiter les modèle pour valider le couple Précision / Temps de calcul du	modèle asymptotique et sa précision vérifier que le modèle d’impédance de surface	s’adapte bien au format des modèles numériques en place dans des codes 3D FDTD, et	 de comparer les résultats aux mesures expérimentales fournies par TCS.Etape 5 : « Exploitation des résultats pour des simulations industrielles »	Les exploitations vont jusqu’à donner une première estimation d’un couple { Probabilité	de détection d’un objet et probabilité de fausse alarme}
Résumé de la soumission : L’objectif de ce projet est de proposer un modèle de clutter de sol pour calculer la réponse rétrodiffusée d’objets enfouis.L’application visée est la détection d’objets constituants des IED (Improvised Electronic Device ; EEI Engin Explosif Improvisé en français), notamment les fils, à l’aide d’un système d’émission large bande (typiquement 10-3000 MHz) en configuration monostatique, implanté sur véhicule mobile.Le modèle doit prendre en compte les incidences rasantes et un spectre large bande compte tenu de l’étalement en fréquence des réponses.Afin de dimensionner le signal rétro-diffusé par le sol, ce projet ANR/ASTRID propose une approche originale.Tout d’abord, un modèle rigoureux sera mis en œuvre. Ce modèle prendra en compte la forme du sol par une approche stochastique, ses paramètres diélectriques et les caractéristiques du fil.Puis, il servira de référence pour valider un modèle dit asymptotique (introduction d’hypothèses simplificatrices) qui se décline en deux sous-modèles cohérents : un modèle de section efficace de surface So et un modèle d’impédance de surface Zs.Le modèle de section efficace de surface aura l’avantage de demander peu de ressources informatique pour des application de traitement en temps réel. Le modèle d’impédance de surface sera introduit dans des codes numériques 3D FDTD pour permettre des calculs prédictifs.Ces travaux s’appuient sur une étude interne réalisée par Thales Communications, qui mettra à disposition de l’étude ses résultats sur l’analyse bibliographie et les mesures préliminaires réalisées sur site réel, ou à réaliser dans le cadre de futures campagnes internes Thales ou avec la DGA.
Résultats : Disposer de modèles asymptotique dont on puise maîtriser le couple Précision / Temps de calculs pour de futures applications :	Calcul temps réel avec le coefficient de réflexion	Simulation de scènes avec l’impédance de surface
Perspectives : Tous les domaines impliqués dans la détection électromagnétique d’objets au voisinage du sol en rétrodiffusion.Détection sous incidences rasantes d’objets affleurant, au sol ou enterré (selon l’application opérationnelle)
Publications et brevets : Poster ANR ASTRID MCIED - Forum de l’innovation DGA – CNIT La Défense – 27 novembre 2012