FR3071068A1 - Systeme d'imagerie radiometrique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système d'imagerie radiométrique destiné à mesurer au moins un paramètre physique d'une surface cible, chaque paramètre physique étant déterminé à partir des mesures d'un champ électromagnétique émis par la surface cible, le système comportant une pluralité d'antennes élémentaires portée par un satellite mobile par rapport à la surface cible, ledit satellite ayant une direction de déplacement (Vsat), lesdites antennes élémentaires étant disposées selon une forme géométrique donnée et selon une position donnée par rapport à la direction de déplacement du satellite. Ce système comporte au moins quatre barrettes (44a, 44b, 44c, 44d) d'antennes élémentaires, disposées sensiblement en parallèle deux à deux, chaque barrette étant disposée dans une direction formant un angle non droit avec la direction de déplacement (Vsat) du satellite.
Description
Système d’imagerie radiométrique
La présente invention concerne un système d’imagerie radiométrique destiné à mesurer au moins un paramètre physique d’une surface cible.
L’invention se situe dans le domaine de l’imagerie radiométrique spatiale.
Dans le domaine spatial, il existe des satellites permettant l’observation de la Terre. Parmi eux, le satellite SMOS (de l’anglais « Soil Moisture and Océan Salinity >>) permet de mesurer la température de brillance de la surface terrestre avec plusieurs angles d’incidence, une résolution raisonnable et une possibilité de revisite de trois jours à l’Equateur.
La température de brillance est détectable par un réseau d’antennes disposées à bord du satellite, qui captent les rayonnements électromagnétiques polarisés en provenance de la surface terrestre dans un grand angle solide. La température de brillance du sol permet de mesurer l’humidité du sol, sa température et sa rugosité, l’épaisseur optique de la végétation ainsi que la salinité des océans ou l’épaisseur des glaces de mer fines par exemple.
La connaissance de tels paramètres trouve des applications notamment dans le domaine de la prévision météorologique, du suivi des ressources en eau et des évènements extrêmes et en particulier de l’étude de l’évolution du climat.
Le satellite SMOS parcourt une orbite héliosynchrone à l’altitude de 755 km et à la vitesse de 7 km/s suivant une période d’à peu près 100 minutes. Le radiomètre d’imagerie embarqué à son bord fonctionne en bande L dans une bande de 17 MHz autour de la fréquence correspondant à une longueur d’onde de 21 cm. Le satellite lorsqu’il est en service est incliné d’un angle de 31,5 degrés par rapport à la direction nadir.
Ses antennes sont en nombre de 69 et sont disposées par groupe de 18 sur trois bras disposées en « Y >> en plus des 15 sur la partie centrale du satellite. Elles permettent de mesurer le champ électromagnétique émis par la surface observée.
L’exploitation numérique de ces mesures permet ensuite de reconstituer une image radiométrique de la surface ou de la cible. L’image radiométrique est formée de pixels, chaque pixel ayant une valeur angulaire de température de brillance en polarisation complète correspondant à sa surface.
On utilise de préférence la synthèse d’ouverture par réseau d’antennes passives, qui consiste à restituer le spectre de l’image radiométrique, dans le domaine de Fourier, à partir de calculs de corrélations entre couples d’antennes. L’image radiométrique est obtenue par l’application d’une transformation de Fourier inverse.
Souvent, un des problèmes rencontrés dans de telles méthodes de génération d’image est le problème du repliement de spectre ou d’aliasing, dû au non-respect de la condition d’échantillonnage de Shannon.
La prise de mesures par le satellite SMOS pour une image élémentaire ( « snapshot » en anglais) se fait sur une grande surface dont les dimensions sont à peu près 1000 x 1000 km. Le temps d’intégration pour calculer la corrélation pour un couple quelconque d’antennes élémentaires est égal à 1,2 secondes. Une centaine d’acquisitions consécutives permettent l’acquisition du même pixel pour différents angles d’incidences compris entre 0 et 55 degrés.
Le pixel de l’image radiométrique construite correspond à une zone en moyenne de 40 km de côté, soit une résolution spatiale au sol de 40 km.
Pour certaines applications, cette résolution spatiale au sol n’est pas suffisante, et il serait désirable d’obtenir une résolution spatiale au sol inférieure, de l’ordre de 5 à 10 km.
La résolution spatiale au sol est notamment fonction de la distance maximale entre antennes et de la longueur d’onde de fonctionnement.
En outre, un tel système d’imagerie radiométrique présente une sensibilité radiométrique, appelée également résolution radiométrique, comprise entre 2,5 et 5,8 K selon la température de la cible observée.
Pour augmenter la résolution spatiale au sol dans un système de radiométrie de géométrie donnée, il serait nécessaire d’augmenter la dimension du réseau d’antennes, ce qui présente des limites dans la réalisation physique et conduit à une diminution très significative de la sensibilité radiométrique. Par ailleurs, pour respecter la condition d’échantillonnage de Shannon il serait nécessaire de placer deux antennes élémentaires successives à une distance égale ou inférieure à la moitié de la longueur d’onde. Cette condition est difficilement réalisable en pratique car le diamètre d’antenne élémentaire est en général supérieur à la longueur d’onde et, de plus, un éloignement minimal entre antennes est nécessaire pour éviter d’éventuelles interférences (en anglais « cross-talk ») entre les antennes.
Il existe des procédés de synthèse d’ouverture spatio-temporelle permettant d’améliorer la surface synthétisée par le système de radiométrie sans augmenter le nombre d’antennes et sans dégrader la résolution radiométrique.
Par exemple, le brevet FR 2946 434 propose un procédé d’imagerie radiométrique à synthèse d’ouverture spatio-temporelle utilisant des antennes élémentaires disposées sur une barrette rectiligne unique. Dans ce procédé, la barrette d’antennes élémentaires est disposée perpendiculairement à la direction de direction de déplacement du satellite.
Cette solution apporte une amélioration, mais se trouve limitée par la géométrie de la disposition des antennes élémentaires, en particulier la nécessité d’avoir deux systèmes d’antennes sur de très grands bras. Elle pose en outre des problèmes de mise en oeuvre pratique de par sa configuration et demande des horloges très précises et des filtres très fins. Enfin l’effet Doppler nuit significativement à son efficacité dans l’espace.
La présente invention a pour objectif de proposer un système d’imagerie radiométrique permettant d’obtenir une meilleure résolution spatiale au sol, sans diminuer la résolution radiométrique, et sur des bras de longueur modérée, permettant la faisabilité avec les systèmes actuels.
A cet effet, l’invention propose un système d’imagerie radiométrique destiné à mesurer au moins un paramètre physique d’une surface cible, chaque paramètre physique étant déterminé à partir des mesures d’un champ électromagnétique émis par la surface cible, le système comportant une pluralité d’antennes élémentaires portée par un satellite mobile par rapport à la surface cible, ledit satellite ayant une direction de déplacement, lesdites antennes élémentaires étant disposées selon une forme géométrique donnée et selon une position donnée par rapport à la direction de déplacement du satellite. Ce système comporte au moins quatre barrettes d’antennes élémentaires, disposées sensiblement en parallèle deux à deux, chaque barrette étant disposée dans une direction formant un angle non droit avec la direction de déplacement du satellite.
Avantageusement, le système d’imagerie radiométrique proposé permet d’augmenter la résolution spatiale au sol, pour des dimensions d’antenne légèrement augmentées.
Le système d’imagerie radiométrique selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou selon toutes leurs combinaisons techniquement acceptables.
Les barrettes sont positionnées de manière à former une forme géométrique fermée.
Le système comporte trois barrettes disposées selon trois côtés adjacents d’un parallélogramme initial, lesdites barrettes comprenant chacune des antennes élémentaires disposées régulièrement, deux antennes successives étant distantes d’un pas d’antenne donné, et une quatrième barrette d’antennes élémentaires, ladite quatrième barrette étant décalée géométriquement par rapport audit parallélogramme initial.
Le parallélogramme initial est un losange ayant un angle sensiblement égal à 30°.
Le parallélogramme initial est un rectangle, et la quatrième barrette est décalée géométriquement par rapport audit rectangle initial d’un décalage égal à la moitié du pas d’antenne.
Chaque antenne élémentaire a une forme de disque, et ladite quatrième barrette comporte une première antenne élémentaire d’extrémité et une deuxième antenne élémentaire d’extrémité, lesdites première et deuxième antennes élémentaires d’extrémité ayant un même diamètre inférieur au diamètre des autres antennes élémentaires de ladite quatrième barrette.
Les antennes élémentaires sont disposées dans une grille de pas de grille donné, comportant en outre une première antenne élémentaire supplémentaire, positionnée en décalage d’un pas de grille par rapport à au moins deux antennes élémentaires appartenant à au moins une des trois barrettes disposées selon trois côtés adjacents du rectangle initial.
La première antenne élémentaire supplémentaire est en forme de disque et a un diamètre inférieur au diamètre des antennes élémentaires desdites trois barrettes.
Le système comprend en outre une deuxième et une troisième antennes élémentaires supplémentaires, et ladite deuxième antenne élémentaire supplémentaire est distante d’un pas d’antenne par rapport à la première antenne élémentaire d’extrémité de la quatrième barrette et ladite troisième antenne élémentaire supplémentaire est distante d’un pas d’antenne par rapport à la deuxième antenne élémentaire d’extrémité de la quatrième barrette.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 illustre schématiquement un système d’imagerie radiométrique porté par un satellite ;
- la figure 2 représente schématiquement l’ensemble d’antennes élémentaires du système d’imagerie radiométrique de la figure 1 ;
- la figure 3 représente une antenne réseau positionnée à un angle par rapport au vecteur vitesse du satellite porteur ;
- la figure 4 représente schématiquement une représentation dans le domaine des fréquences correspondant à l’antenne réseau de la figure 3 ;
- la figure 5 représente schématiquement une antenne réseau d’un système d’imagerie selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 6 représente schématiquement une antenne réseau d’un système d’imagerie selon un deuxième mode de réalisation.
Un système 10 d’imagerie radiométrique est illustré sur la figure 1. Un tel système 10 comprend un satellite 12 d’observation de la Terre, une unité 14 de traitement et une cible 16 distante.
La cible 16 est par exemple un objet distant exposé sur la surface terrestre et apte à être décrit par un repère tridimensionnel (Xs, Ys, Zs).
Selon un autre exemple, la cible 16 est la surface terrestre survolée par le satellite 12 et décrite par un ensemble des coordonnées géographiques.
Chaque point de la cible 16 émet un champ électromagnétique.
Dans un mode de réalisation, le satellite 12 décrit une orbite qui peut être polaire héliosynchrone, d’altitude donnée, par exemple d’altitude de 755 kilomètres, de période égale à 100 minutes et de vitesse linéaire désignée par un vecteur Vsat ayant son module Vsat par exemple égal à 7 km/s.
Le satellite 12 est par exemple incliné par rapport à la direction nadir selon un angle de tangage désigné par Θ sur la figure 1. Dans un mode de réalisation, θ=31,5 degrés.
Un repère tridimensionnel lié au satellite 12 désigné par (Xs, Ys, Zs) comprend un axe Xs orienté selon la direction du vecteur Vsat, un axe Zs selon l’axe de nadir et un axe Ys selon la direction perpendiculaire aux deux autres axes de façon à former un repère orthogonal.
Le satellite 12 comprend une antenne réseau 20 d’observation radiométrique et des moyens 22 de transmission.
L’antenne réseau 20 d’observation radiométrique est formée par trois barrettes 24a, 24b et 24c de barrettes d’antennes élémentaires 28.
On entend ici par barrette d’antennes élémentaires une rangée d’antennes élémentaires disposées linéairement selon une grille régulière.
Les barrettes respectives 24a, 24b et 24c sont orthogonales deux à deux, et forment un ensemble 24 de barrettes d’antennes élémentaires en forme de U. La barrette 24b est disposée parallèlement à Ys et se déplace dans la direction du vecteur Vsat.
Les barrettes 24a et 24c sont toutes deux disposées parallèlement à l’axe Xs. L’ensemble de barrettes 24 est incliné par rapport à la direction Zs selon l’angle Θ. Les antennes élémentaires sont aptes à prendre des mesures du champ électromagnétique émis par la cible 16 sous forme d’échantillons et à transmettre ces échantillons vers les moyens de transmission 22.
Les moyens de transmission 22 sont adaptés à transmettre de tels échantillons vers l’unité de traitement 14.
Selon un exemple de réalisation, l’unité de traitement 14 est embarquée à bord du satellite 12 et reçoit les échantillons provenant des moyens de transmission 22 à travers une liaison radioélectrique.
Selon l’exemple de réalisation illustré sur la figure 1, l’unité de traitement 14 est située au sol et apte à communiquer avec le satellite 12. A cet effet, le satellite 12 comporte une antenne 26 de télémesure connectée aux moyens de transmission 22 et apte à transmettre les échantillons vers l’unité de traitement 14.
L’unité de traitement est par exemple un dispositif programmable et comprend notamment un processeur de calcul. En variante, l’unité de traitement est un dispositif électronique de type circuit logique programmable, composé par exemple de cartes électroniques à base de FPGA ou ASIC.
Dans les deux exemples de réalisation, l’unité de traitement 14 est adaptée à traiter les échantillons transmis par les moyens 22 et à en extraire des résultats caractérisant un ou plusieurs paramètres physiques de la cible 16.
Si la cible 16 est formée par la surface survolée, un tel paramètre physique est par exemple la température de brillance du sol.
La température de brillance du sol permet par exemple de caractériser l’humidité du sol, sa température physique, son épaisseur optique de la végétation et la rugosité de la surface.
L’antenne réseau 20 est montrée plus en détails sur la figure 2.
Une telle antenne 20 fonctionne dans une bande de fréquences donnée, dédiée uniquement à l’observation désignée par « bande L >> dont les fréquences sont comprises entre 1400 et 1427 MHz.
Cette bande d’observation est centrée autour d’une fréquence / correspondant à une longueur d’onde λ égale à 21 cm et présentant une largeur de bande égale à 27 MHz.
En outre, cette bande d’observation permet de mesurer des températures de brillance des cibles exposées sur la surface terrestre sous forme de rayonnements électromagnétiques polarisés et multi-angulaires émis par ces cibles.
L’antenne réseau 20 comporte un ensemble d’antennes élémentaires composé d’antennes élémentaires de structure identique et disposées à des emplacements différents référencés par des indices i, j. On a représenté sur la figure 2 deux antennes élémentaires A,, AP
Chaque antenne élémentaire A, est apte à prendre des échantillons du champ électromagnétique émis l’ensemble de la surface observée. Le satellite porteur étant en mouvement, une antenne A, capte observe une surface qui varie légèrement à chaque acquisition et permet ainsi de reconstruire chaque point élémentaire de la cible 16 sous des angles différents. A partir de ces informations multi-angulaires on obtient avec précision des paramètres physiques.
Les antennes élémentaires A, sont par exemple des antennes de type « patch >> classiques à cavité résonnante diélectrique ayant une surface rayonnante ou de réception en forme de disque.
Pour obtenir une image radiométrique, l’unité de traitement met en oeuvre un procédé de synthèse d’ouverture de réseau d’antenne passive, qui est connu en soi.
Les principales étapes d’un procédé de synthèse d’ouverture de réseau d’antenne passive sont rappelées brièvement ci-après.
Un tel procédé comprend le calcul des corrélations complexes C(Ai,Aj) entre signaux acquis par les antennes respectives A., Ap après discrétisation de ces signaux.
Les valeurs de corrélation calculées permettent de former une représentation dans l’espace de Fourier. On appelle représentation spectrale cette représentation dans l’espace de Fourier.
La forme géométrique de la représentation spectrale est liée à la forme géométrique de l’antenne réseau.
Si la représentation spectrale obtenue n’est pas rectangulaire, elle est complétée par des zéros pour obtenir une représentation rectangulaire.
La représentation spectrale rectangulaire est transformée en image radiométrique par application d’une transformation de Fourier inverse.
Dans le cas du satellite SMOS, les antennes élémentaires sont positionnées sur des bras formant un « Y >>, et la représentation spectrale obtenue est de forme hexagonale.
Une antenne réseau 20 en forme de U, telle que représentée aux figures 1 et 2 permet d’obtenir une représentation spectrale de forme carrée.
L’antenne réseau 20 des figures 1 et 2 permet de réaliser un échantillonnage électromagnétique équivalent à l’échantillonnage électromagnétique réalisé par l’antenne formée de barrettes disposées en forme de Y utilisée par le satellite SMOS.
Chaque antenne élémentaire A, d’indice i comprend un centre associé C,.
Deux antennes élémentaires A., Ai+1 du segment 32 disposées adjacentes sont distantes par leurs centres respectifs C,, Ci+1 d’une distance dx. Cette distance dx est également appelée « pas >> entre les antennes adjacentes.
Pour respecter la condition d’échantillonnage de Shannon, la distance dxdoit être inférieure ou égale à une valeur dépendant de la demi-longueur d’onde λ/2. Les antennes élémentaires étant en forme de disque, on appelle d le diamètre d’antenne.
Toutes les antennes élémentaires de l’antenne réseau 20 de la figure 2 ont un même diamètre d.
Pour obtenir une visibilité angulaire au sol Δε' pour un champ centré sur une bande de longueur d’onde λ , le diamètre d’antenne d satisfait la formule :
d= 0,5x2 (EQ1) sin(Af'/2)
Où sin(x) est la fonction trigonométrique sinus.
On définit le coefficient de résolution géométrique Cg(d), qui dépend du diamètre de l’antenne par la relation :
(EQ 2) g Δε'
Le coefficient de résolution géométrique est donné en fonction du diamètre d’antenne d par la formule suivante :
Où arcsin(x) est la fonction trigonométrique arc sinus.
Lorsqu’on étudie la formule (EQ 3) on constate que Cg(d) est rapidement proche de 1 dès que le diamètre d est supérieur à la longueur d’onde λ.
Pour éviter le repliement de spectre (ou « aliasing >> en anglais) il faut que le pas entre antennes, dx, respecte la condition d’échantillonnage de Shannon :
(EQ4)
Or, selon la résolution spatiale au sol désirée, le pas entre antennes dx ne peut pas être inférieur ou égal au diamètre d’antenne en pratique, car les antennes ne peuvent pas se chevaucher, pour des raisons de réalisation pratique et d’interférence électromagnétique entre antennes successives.
La figure 3 illustre une antenne réseau 30, qui est structurellement identique à l’antenne réseau de la figure 2, formée de 3 barrettes 34a, 34b, 34c d’antennes élémentaires disposées orthogonalement deux à deux de manière à former un U, mais qui est tournée d’un angle φ par rapport à la direction du vecteur Vsat de déplacement du satellite. Plus précisément, si on note D la direction des barrettes parallèles 34a, 34c, la direction D forme un angle φ avec la direction du vecteur Vsat.
De préférence, ç>=45°.
Cette rotation d’un angle ç>=45° permet de diviser le pasdx entre deux antennes Ai, Aj successives par V2 , ce qui permet de diminuer le pas entre deux antennes successives.
Cependant, même dans cette configuration, le pas dx est supérieur à la limite de d/Cg(d) imposée par la condition d’échantillonnage de Shannon.
La figure 4 illustre la représentation spectrale F dans le domaine de Fourier (u1, u2) obtenue en utilisant une antenne réseau 30.
Comme déjà indiqué ci-dessus, pour obtenir une image radiométrique on complète la représentation spectrale par des zéros pour obtenir une représentation rectangulaire dans le domaine de Fourier, et on applique ensuite une transformation de Fourier inverse.
La figure 5 illustre un agencement d’antenne réseau 40 selon un premier mode de réalisation de l’invention.
L’antenne réseau 40 comporte une première barrette 44a d’antennes élémentaires, une deuxième barrette 44b d’antennes élémentaires et une troisième barrette 44c d’antennes élémentaires, disposées selon une géométrie en forme de U, analogue à la géométrie des barrettes 34a, 34b et 34c de la figure 3.
Les antennes élémentaires d’extrémité de la forme géométrique en U sont respectivement référencées 46 et 48, l’antenne élémentaire 46 appartenant à la barrette 44a et l’antenne élémentaire 48 appartenant à la barrette 44c.
Le pas d’antenne entre deux antennes élémentaires Ai, Aj successives d’une même barrette parmi les barrettes 44a, 44b, 44c est de dx.
De préférence, les barrettes 44a, 44b et 44c sont disposées à un angle de 45° par rapport à la direction Vsat de déplacement du satellite porteur. Le choix d’un angle de 45° permet d’avoir une image de carré aligné avec la trace donc un nombre à peu près constant d’angles d’incidence tout au long de la fauchée.
Avantageusement, l’antenne réseau 40 comporte une quatrième barrette 44d d’antennes élémentaires, disposée sensiblement parallèlement à la deuxième barrette 44b, mais décalée d’un demi-pas, c’est-à-dire de dx!2, par rapport à la droite E passant par les centres des antennes élémentaires d’extrémité 46 et 48.
Dans la figure 5, on a placé les antennes sur une grille régulière dans le repère (Xs, Ys), de pas de grille dg.
Dans l’exemple illustré à la figure 5, dans lequel l’angle de rotation est ç>=45°, une première antenne élémentaire d’extrémité 52 de la barrette 44d est distante, selon l’axe Xs, d’un pas entier de grille dgde l’antenne élémentaire d’extrémité 46 de la barrette 44a, et une deuxième antenne élémentaire d’extrémité 54 de la barrette 44d est distante, selon l’axe Ys, d’un pas entier de grille dgde l’antenne élémentaire d’extrémité 48 de la barrette 44c.
Dans un mode de réalisation, les antennes élémentaires 52 et 54 ont un même diamètre et’ plus petit que le diamètre ddes autres antennes 50 de la barrette d’antennes élémentaires 44d, afin d’éviter un éventuel chevauchement entre antennes élémentaires 46 et 52 d’une part, et 48 et 54 d’autre part.
Afin de réaliser un réseau interférométrique étalonnable, appelé également réseau de phase pleine, une antenne élémentaire supplémentaire 56 est ajoutée. L’antenne élémentaire supplémentaire 56 est positionnée à une distance d’un pas entier de grille dg par rapport à une antenne élémentaire 58, qui est une antenne élémentaire d’extrémité des barrettes 44b et 44c dans l’exemple de la figure 5. La position de cette antenne élémentaire supplémentaire peut varier sous certaines contraintes pour satisfaire aux exigences d’implantation, dès lors que la condition de phase pleine est réalisée.
En variante, plusieurs antennes élémentaires supplémentaires redondantes sont utilisées. De préférence, au moins deux antennes supplémentaires à deux emplacements différents sont utilisées, afin d’avoir une redondance.
L’antenne réseau 40 forme un réseau de phase pleine, dont le spectre dans le domaine de Fourrier a un pas de grille divisé par 4Ï. par rapport au pas de grille représenté schématiquement à la figure 4, correspondant à l’antenne réseau 30.
La figure 6 illustre un agencement d’antenne réseau 60 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
L’antenne réseau 60 comporte des éléments analogues à ceux de l’antenne réseau 40 représentée à la figure 5, et qui ont les mêmes numéros de référence.
De plus, l’antenne réseau 60 comporte en outre deux antennes élémentaires supplémentaires 62 et 64.
L’antenne élémentaire supplémentaire 62 est décalée d’un pas dx par rapport à l’antenne élémentaire 52, et l’antenne élémentaire 64 est décalée d’un pas c/xpar rapport à l’antenne élémentaire 54, le décalage étant effectué dans la direction des barrettes 44a et 44c. Ces antennes élémentaires 62, 64 sont disposées de préférence à l’extérieur du parallélogramme formé par les barrettes 44a, 44b, 44c et 44d de manière à respecter l’isolement électrique permettant le bon fonctionnement des antennes mais il existe d’autres solutions selon les contraintes d’implantation.
De préférence, les antennes élémentaires 62 et 64 sont identiques aux antennes des barrettes 44a, 44b et 44c.
Outre le fait d’éviter le repliement de spectre, la structure d’antenne réseau proposée permet d’améliorer la redondance des points dans la représentation spectrale, ce qui a pour effet d’améliorer la précision et du ou des paramètre(s) physique(s) inversés de la cible.
On appelle redondance d’un point le nombre de couple de visibilités ayant les mêmes caractéristiques (distance et direction) dont les signaux s’additionnent pour de mesures (ou d’échantillonnages) effectuées pour obtenir la valeur spectrale associée à ce point lors du déplacement du satellite porteur. Le nombre de mesures dépend notamment de la disposition spatiale relative des antennes élémentaires.
Le mode de réalisation de l’invention décrit en référence à la figure 6 permet d’obtenir une grille de température restituée par transformation inverse du spectre de Fourier complété par des zéros ou par une extrapolation de spectre spécifique qui comporte quatre fois plus de points que sans quatrième barrette et antennes élémentaires supplémentaires, et dont la résolution spatiale au sol est améliorée dans un rapport de 7Σ.
L’invention a été décrite ci-dessus pour des antennes élémentaires montées sur des barrettes disposées selon une forme géométrique carrée ou rectangulaire, dans laquelle deux barrettes successives sont disposées à angle droit.
Le principe de l’invention s’applique de manière analogue à d’autres formes géométriques d’antenne réseau, dans le cas général où les barrettes d’antennes élémentaires sont disposées selon un parallélogramme.
Par exemple, dans un mode de réalisation dit « hexagonal >>, un système d’imagerie radiométrique selon l’invention comprend trois premières barrettes d’antennes élémentaires appartenant à un losange ayant un angle aigu de préférence sensiblement égal à 30°.
De manière analogue aux modes de réalisation décrits en référence aux figures 5 et 6, une quatrième barrette d’antennes élémentaires est décalée géométriquement par rapport au losange initial formé par les trois premières barrettes, d’un décalage calculé pour respecter la condition d’échantillonnage de Shannon, comme expliqué ci-dessus.
De manière analogue aux modes de réalisation décrits en référence aux figures 5 et 6, des antennes élémentaires supplémentaires sont ajoutées, ce qui permet avantageusement de réaliser la propriété de phase pleine dans le domaine de Fourier.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. -Système d’imagerie radiométrique destiné à mesurer au moins un paramètre physique d’une surface cible, chaque paramètre physique étant déterminé à partir des mesures d’un champ électromagnétique émis par la surface cible, le système comportant une pluralité d’antennes élémentaires (28) portée par un satellite mobile par rapport à la surface cible, ledit satellite ayant une direction de déplacement (Vsat), lesdites antennes élémentaires (28) étant disposées selon une forme géométrique donnée et selon une position donnée par rapport à la direction de déplacement du satellite, caractérisé en ce que :-le système comporte au moins quatre barrettes (44a, 44b, 44c, 44d) d’antennes élémentaires, disposées sensiblement en parallèle deux à deux, chaque barrette étant disposée dans une direction formant un angle non droit avec la direction de déplacement (Vsat) du satellite.
- 2. - Système selon la revendication 1, dans lequel lesdites barrettes sont positionnées de manière à former une forme géométrique fermée.
- 3. - Système selon l’une des revendications 1 ou 2, comportant trois barrettes (44a, 44b, 44c) disposées selon trois côtés adjacents d’un parallélogramme initial, lesdites barrettes comprenant chacune des antennes élémentaires disposées régulièrement, deux antennes successives étant distantes d’un pas d’antenne (dx) donné, et une quatrième barrette d’antennes élémentaires, ladite quatrième barrette étant décalée géométriquement par rapport audit parallélogramme initial.
- 4. - Système selon la revendication 3, dans lequel ledit parallélogramme initial est un losange ayant un angle sensiblement égal à 30°.
- 5. - Système selon la revendication 3, dans lequel ledit parallélogramme initial est un rectangle, et dans lequel la quatrième barrette (44d) est décalée géométriquement par rapport audit rectangle d’un décalage égal à la moitié du pas d’antenne.
- 6. - Système selon l’une des revendications 3 à 5, dans lequel chaque antenne élémentaire a une forme de disque, et dans lequel ladite quatrième barrette (44d) comporte une première antenne élémentaire d’extrémité (52) et une deuxième antenne élémentaire d’extrémité (54), lesdites première et deuxième antennes élémentaires d’extrémité ayant un même diamètre inférieur au diamètre des autres antennes élémentaires (50) de ladite quatrième barrette (44d).
- 7. - Système selon la revendication 6, dans lequel les antennes élémentaires sont disposées dans une grille de pas de grille donné, comportant en outre une première antenne élémentaire supplémentaire, positionnée en décalage d’un pas de grille par rapport à au moins deux antennes élémentaires appartenant à au moins une des trois barrettes disposées selon trois côtés adjacents du rectangle initial.
- 8. - Système selon la revendication 7, dans lequel ladite première antenne élémentaire supplémentaire est en forme de disque et a un diamètre inférieur au diamètre des antennes élémentaires desdites trois barrettes.
- 9. - Système selon l’une des revendications 5 à 8, comprenant en outre une deuxième et une troisième antennes élémentaires supplémentaires, et dans lequel ladite deuxième antenne élémentaire supplémentaire est distante d’un pas d’antenne par rapport à la première antenne élémentaire d’extrémité de la quatrième barrette et ladite troisième antenne élémentaire supplémentaire est distante d’un pas d’antenne par rapport à la deuxième antenne élémentaire d’extrémité de la quatrième barrette.
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Non-Patent Citations (3)
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