Les traitements spatio-temporels adaptatifs (STAP) sont des traitements qui exploitent conjointement les deux dimensions spatiale et temporelle des signaux reçus sur un réseau d'antennes, contrairement au traitement d'antenne classique qui n'exploite que la dimension spatiale, pour leur filtrage. Ces traitements sont particulièrement intéressants dans le cadre du filtrage des échos reçus par un radar aéroporté en provenance du sol pour lesquels il existe un lien direct entre direction d'arrivée et fréquence Doppler. Cependant, si les principes des traitements STAP sont maintenant bien acquis, leur mise en œuvre pratique face à un environnement réel se heurte à des points durs non encore résolus dans le contexte du radar opérationnel. Le premier verrou, adressé par la thèse dans une première phase, est d'ordre théorique, et consiste en la définition de procédures d'estimation de la matrice de covariance du fouillis sur la base d'une sélection des données d'apprentissage représentatives, dans un contexte à la fois de fouillis non homogène et de densité parfois importante des cibles d'intérêts. Le second verrou est d'ordre technologique, et réside dans l'implémentation physique des algorithmes, lié à la grande charge de calcul nécessaire. Ce point, crucial en aéroporté, est exploré par la thèse dans une deuxième phase, avec l'analyse de la faisabilité d'une implémentation sur GPU des étapes les plus lourdes d'un algorithme de traitement STAP. / Space-time adaptive processing (STAP) is a processing that makes use of both the spatial and the temporal dimensions of the received signals by an antenna array, whereas conventional antenna processing only exploits the spatial dimension to perform filtering. These processing are very powerful to remove ground echoes received by airborne radars, where there is a direct relation between the arrival angle and the Doppler frequency. However, if the principles of STAP processing are now well understood, their performances are limited when facing practical situations. The first part of this thesis, is theoretical, and consists of defining effective procedures to estimate the covariance matrix of the clutter using a representative selection of training data, in a context of both non-homogeneous clutter and sometimes high density of targets. The second point studied in this thesis is technological, and lies in the physical implementation of the selected algorithms, because of their high computational workload requirement. This is a key point in airborne operations, and is explored by the thesis in a second phase, with the analysis of the feasibility of implementation on GPU of the heaviest stages of a STAP processing.

A linha de instabilidade (LI) pré-frontal que atingiu a Região Metropolitana de São Paulo em 26 de abril de 2007 foi monitorada e analisada por meio de medições de superfície, altitude, radar e satélite. As análises indicam que havia ambiente sinótico favorável para a formação e manutenção da LI. Na região de formação da LI havia ar relativamente quente e úmido em baixos níveis e ar relativamente frio e seco em níveis médios com convergência de massa em baixos níveis e divergência em altos níveis, além de gradiente de temperatura produzido pela aproximação do sistema frontal. A LI foi monitorada pelo radar meteorológico MXPOL e permitiu a avaliação dinâmica e microfísica do sistema. Esta última realizada por meio da classificação de hidrometeororos com as variáveis polarimétricas medidas com o MXPOL. Preliminarmente, os dados de refletividade diferencial (ZDR) e refletividade efetiva (Z) foram consistidos por meio do método da autoconsistência (Vivekanadan et al., 2003), entre essas duas variáveis e a fase diferencial específica (KDP). Removido os viéses de ZDR (-0,36 dB) e da refletividade efetiva (-0,46 dBZ), a classificação de hidrometeoros, em dezessete categorias (gotículas a granizo, insetos, ecos de terreno e de segunda viagem), foi realizada pelo método de lógica fuzzy (Vivekanadan et al., 2003). A classificação de hidrometeoros foi realizada em planos de elevação constante (PPI). Os tipos e estratificação de hidrometeoros são compatíveis com estudos anteriores. Por exemplo, a banda brilhante foi classificada com uma região de mistura de gelo e gotas líquidas com predominância de gotas abaixo e cristais de gelo acima desta. A dinâmica interna da LI foi avaliada por meio da velocidade radial e evidenciou um jato de baixos níveis, convergência ciclônica na dianteira do sistema, e divergência em altos níveis, entre outras características. O rápido deslocamento da LI resultou em precipitação de 7 mm e rajadas de vento de 18 m s-1. Assim, o impacto mais significativo desse sistema na RMSP foi produzido pelo vento. / A prefrontal squal line (LI) that reached tne metropolitan area of São Paulo on April 26 2007 was monitored and analyzed by means of of surface and upper air measurements, weather radar and satellite data. Analyses indicate a favorable synoptic environment to form and sustain the LI. In its genesis region there was relatively warm and moiture air near the surface and relatively cold and dry air aloft with mass convergence below and divergence aloft, as well as temperature gradient along its path induced by the associated cold front. This LI was measured with the MXPOL weather radar and allowed a mesoscale dynamic analysis as well as a microphysics of this weather system. The later was performed by means of a hydrometeor classification with the polarimetric data sets of MXPOL. Initially, the differential reflectivity (ZDR) and the efective reflectivity (Z) were corrected by the selfconsistency method (Vivekanandan et al., 2003) together with the specific diferrential phase (KDP). Ounce removed the ZDR (-0,36 dB) and Z (-0,46 dBZ) biases, the hydrometeoro classification (small drops to hail, insects, ground clutter and second trip echoes) was carrie out by the fuzzy logic method (Vivekanadan et al., 2003). The hydrometeor classification was made at constant elevation angles (PPI) across the LI. The hydrometeoro types are compatible to similar studies. For instance, the bright band was classified as a region mixed phase with drops below and ice crystals aboce it. The LI internal dynamics was analyzed with the help of the radial velocity and indicated a low level jet, cyclonic convergence at the leading edge and divergence aloft at the convective band, among other features. This fast moving LI produced 7 mm of rainfall and wind gust of 18 m s-1. Its most significant impact over RMSP was caused by the wind intensity.

Avalia-se o desempenho do filtro de Textura Weibull proposto por Fernandes [1993a, 1998

Este trabalho está organizado com o objetivo de apresentar um estudo teórico e experimental do enlace de sinais analógicos de RF por fibra óptica empregando técnica de multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM) sem amplificação. Este enlace apresenta uma arquitetura utilizando moduladores eletro-ópticos do tipo Mach-Zehnder e multiplexadores/demultiplexadores do tipo Arrayed Waveguide Grating (AWG). O emprego deste enlace a fibra óptica visa à transmissão de sinais de RF às antenas remotamente localizadas em relação à estação geradora do sinal, distribuição de sinais de RF e recepção de sinais de RF de um parque de antenas distribuídas remotamente da estação de análise de sinais. Realizou-se uma análise de alguns dos parâmetros de desempenho do enlace, bem como de alguns efeitos que o afetam. Esta análise se pautou em cálculos referentes às características individuais dos diversos componentes que integram o sistema. Posteriormente, foi implementada a verificação e validação dos cálculos com base em medições feitas no Laboratório de Guerra Eletrônica do ITA. Estes cálculos se basearam em fundamentos teóricos sobre alguns fenômenos físicos presentes nos dispositivos empregados neste tipo de enlace WDM passivo. Estes fenômenos são a propagação da onda eletromagnética em meios anisotrópicos e não lineares, efeito eletro-óptico, linearidade de moduladores, multiplexagem óptica no AWG, perdas por inserção e diafonia. Foram propostas arquiteturas de enlaces passivos do tipo WDM NxN (com o demutiplexador) e do tipo WDM Nx1 (sem o demutiplexador). Respeitaram-se as características individuais dos componentes constituintes do enlace e as condições de operação do sistema, tais como a tensão de polarização, a influência da intensidade do sinal óptico na fibra óptica e a influência do meio óptico no sinal de RF modulado acoplado a fibra óptica e convertido no fotodetector. Empregaram-se os parâmetros S para análise do sistema. As formulações matemáticas para o cálculo do ganho de potência do sinal de RF no enlace foram discutidas e inter-relacionadas. Estas formulações matemáticas dão origem ao método com reduzidas quantidades de simplificações aplicando o teorema de Graf e ao método para pequenos sinais. Foram também abordados os efeitos de distorção harmônica inerentes ao processo de modulação do sinal óptico e os efeitos que a dispersão no meio de propagação óptica produzem no sinal de RF de saída do enlace, bem como os limites de potência para evitar os efeitos não lineares na fibra óptica. Verificou-se em laboratório a consistência do método de cálculo do ganho de potência de RF que emprega o teorema de Graf. Foram apresentas algumas aplicações do enlace de sinais analógico de RF a fibra óptica com o emprego de WDM, sem amplificação óptica, em geração de sinais em raias de cenários de GE simulados, em recepção remota de sinais (tanto para fins militares como civis) e em distribuição de sinais a bordo de navios.

El presente proyecto de tesis consiste en el diseño de un sistema anticolisión basado en un radar de onda continua para aeronaves no tripuladas pequeñas. El primer capítulo comprende los aspectos generales de las tecnologías involucradas en el diseño del sistema, así mismo se expone la problemática que aparece al diversificarse el uso de UAVs en los sectores comercial y civil, y el precoz desarrollo de sistemas de detección y evasión. En el segundo capítulo se presenta la teoría que involucra el desarrollo del sistema y de manera específica el principio de funcionamiento de un radar de onda continua. Además, el estado de arte de los sistemas que se están desarrollando en la actualidad, donde se revisan los conceptos y características de los sistemas. Por último, se define el alcance y objetivos de la tesis. En el tercer capítulo se realiza el procedimiento para el diseño del sistema, describe el proceso seguido para diseñar el sistema, desde la adquisición de datos del radar, la digitalización de la señal, y el procesamiento necesario para que el UAV realice una acción evasiva. En el cuarto capítulo se muestran las pruebas obtenidas siguiendo el protocolo de pruebas diseñado para el sistema, y se analiza los resultados en cada bloque y su funcionabilidad. Finalmente, se muestran las conclusiones del análisis de los resultados y las recomendaciones para trabajos posteriores. / Tesis

El trabajo desarrollado en la presente tesis consiste en diseñar un sistema de adquisición de datos de un radar de onda continua en frecuencia modulada y montarlo en un UAV (vehículo aéreo no tripulado), con la finalidad de simular un radar de apertura sintética. En el capítulo 1 nos enfocaremos en introducir los sistemas de radar de apertura sintética, analizaremos su importancia, ventajas, desventajas y limitaciones que existen hoy en día. En el capítulo 2 nos enfocaremos en el radar utilizado describiendo el diseño implementado, su funcionamiento y las etapas que integra todo el proyecto, haciendo hincapié en el sistema de adquisición de datos y almacenamiento. En el capítulo 3 se explica el desarrollo del proyecto del sistema de radar de onda continua en frecuencia modulada, se añade el sistema de adquisición de datos y almacenamiento. Finalmente se detalla el proceso de montado en el vehículo aéreo no tripulado con la finalidad de adquirir los datos en vuelo. En el capítulo 4 se muestran las pruebas y los resultados obtenidos del sistema de adquisición de datos tanto en tierra como en aire. Las pruebas en tierra servirán para validar que el sistema de adquisición funciona correctamente, ya que se tiene un procesamiento para el radar estático donde se mide la distancia que recorre un objeto en movimiento. Las pruebas en vuelo nos servirán para validar que el chasis elaborado fue capaz de ser montado en el UAV con la mayor estabilidad posible. Finalmente se plantean las conclusiones y opciones de mejora de la presente tesis. / Tesis

Avec l’expansion des exploitations agricoles, le principe d’homogénéité du rendement (céréales, fruits…) devient de moins en moins pertinent. Ce phénomène de variabilité spatiale implique des conséquences économiques et environnementales avec le développement de nouveaux concepts agricoles comme les « site-specific management » (gestion spécifique des parcelles). Les traitements tels que les fertilisants, les intrants et autres pesticides doivent être utilisés de manière différente en les appliquant au bon endroit, à la bonne période et au bon taux. Cette nouvelle façon de penser l’agriculture fait partie de l’agriculture de précision (PA) et se concentre en quatre domaines technologiques : (i) la télédétection, (ii) la navigation et guidage, (iii) la gestion des données et (iv) les technologies à taux variable. Initiée à la fin des années 1990, la viticulture de précision (PV) est une branche particulière de la PA, caractérisée par des problématiques spécifiques à la viticulture. Les travaux effectués durant cette thèse entrent dans le cadre de la télédétection (ou détection proche) appliquée à la PV. Ils se focalisent sur une nouvelle méthode d’estimation de la quantité de grappes (masse ou volume) directement sur les plants de vignes. Pouvoir estimer le rendement des vignes plusieurs semaines avant la récolte offre de nombreux avantages avec des impacts économiques et qualitatifs, avec par exemple : (i) l’amélioration du rapport rendement/qualité en supprimant au plut tôt une partie de la récolte, (ii) l’optimisation des ressources humaines et la logistique à la récolte, (iii) un remboursement le plus équitable par les assurances en cas d’intempéries qui endommageraient les pieds de vignes. La méthode proposée ici repose sur l’imagerie microondes (à 24GHz ou des fréquences plus élevées) générée par un radar FM-CW. Elle implique la mise en place d’un système d’interrogation intra-parcellaire « pied par pied » à distance basé au sol, et en particulier : (i) l’évaluation de la précision des mesures et les limites du système, (ii) le développement d’algorithmes spécifiques pour l’analyse de données tridimensionnelles, (iii) la construction d’estimateurs pour retrouver le volume des grappes, et finalement (iv) l’analyse des données recueillies pendant les campagnes de mesures. Dû au caractère saisonnier des récoltes, les mesures sont en premier lieu effectuées sur des cibles canoniques, des charges variables et des capteurs passifs en laboratoire. Pour mettre en avant la flexibilité de cette interrogation radar, le même système est utilisé en parallèlement dans le cadre du projet régional PRESTIGE, pour compter à distance le nombre de pommes présentes sur les pommiers en verger. Ces travaux ont été financés par l’entreprise Ovalie-Innovation et l’ANRT (Agence Nationale de la Recherche Technologique).

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'imagerie non-destructive en électromagnétisme. L'originalité du travail réside, tout d'abord, dans sa forte connotation expérimentale. Celle-ci a abouti à la construction d'un prototype RADAR capable d'acquérir des données multisources-multistatiques dans la gamme de fréquence [2-4] GHz. De plus, ce système implémente la formation de voies au moyen d'un réseau d'atténuateurs/déphaseurs commandé numériquement.Les expériences menées relèvent, d'une part, de l'imagerie qualitative. Le Retournement Temporel, ainsi que les méthodes DORT et TR-MUSIC, ont été appliqués afin de détecter et localiser des cibles diffractantes. Le cas des milieux réverbérants a notamment été abordé.D'autre part, le prototype a été utilisé dans le cadre de la diffraction inverse quantitative sur des données très limitées en ouverture. Un algorithme itératif non-linéarisé prenant en compte l'aspect multi-fréquentiel des données a été adapté à la configuration expérimentale notamment grâce à une procédure de calibration performante.Enfin, la possibilité de greffer les avantages du Retournement Temporel sur ces techniques quantitatives a été étudiée. L'objectif est l'amélioration des résultats dans des milieux aléatoires proches de ceux rencontrés notamment en imagerie médicale (détection de tumeurs) ou en sondage du sous-sol (détection de mines, de nappes de pétrole). / This thesis deals with non-destructive electromagnetic imaging. Its originality lies, primarily, in a marked experimental approach, which has led to the realization of a RADAR prototype able to acquire multisource-multistatic data within the [2-4] GHz frequency band. Furthermore, the system implements beamforming through a numerically-controlled attenuator/phase shifter array.On the one hand, qualitative imaging experiments have been performed. Time Reversal, as well as DORT and TR-MUSIC methods, have been applied to detect and localize scattering objects. In particular, the case of reverberating media has been dealt with.On the other hand, the prototype has been used for quantitative inverse scattering with very aspect-limited data. A non-linearized iterative algorithm taking into account the multi-frequency nature of the data has been adapted to the experimental configuration through a performing calibration procedure.Finally, the possibility of exploiting the features of Time Reversal within the quantitative frame has been studied. The goal is the improvement of the results in random media mimicking those typical of medical imaging (tumor detection) or sub-surface probing (land mine or oil detection) applications.

Bibliography: leaves 287-294. This thesis addresses preprocessing issues for radar target classification from high resolution radar imagery. High resolution radar imagery of real aircraft in flight and of a MIRAGE aircraft on a turntable is examined. An algorithm to coherently average high resolution range profile is proposed.

<p>It is important for the military to know as much as possible about how easily detected their vehicles are. One way among many used to detect vehicles is the use of radar sensors. The radar reflecting characteristics of military vehicles are therefor often rigorously tested. With measurements and simulations it is possible to calculate likely detection distances to a vehicle from different angles. This process often produces very large data sets that are hard to analyze.</p><p>This thesis discusses and implements a method for visualizing the detection distance data set and also discusses a lot of related issues with a focus on computer graphics.</p><p>The main concept is called spherical displacement and the idea is to visualize the detection distances as a surface with the imagined vehicle in the center point. Detection is likely inside the surface but not on the outside. This concept is the next step from the colored sphere where the colors represent the detection distance which was previously used.</p><p>The thesis project resulted in a visualization tool that uses the new concept and can handle large data sets. The spherical displacement concept is more intuitive and shows detail better than the colored sphere visualization.</p>