ASTRID - Accompagnement Spécifique de Travaux de Recherches et d'Innovation Défense

Modèle de Clutter de sol pour la détection électromagnétique d’IED – MCIED

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 sol

Le 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.

Etape 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}

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

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)

Poster ANR ASTRID MCIED - Forum de l’innovation DGA – CNIT La Défense – 27 novembre 2012

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.

Coordinateur du projet

THALES COMMUNICATIONS & SECURITY SA (Entreprise autre que TPE ou PME)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

THALES COMMUNICATIONS & SECURITY SA
UNIVERSITE DE NANTES
AXESSIM SAS - Illkirch - Graffenstaden

Aide de l'ANR 269 644 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2011 - 34 Mois

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