Etude théorique de radars géologiques - Epublications - Université ...

Samuel BESSE : Étude Théorique de Radars Géologiques ­ Analyses de sols, d'antennes et interprétation des signaux 191
CONCLUSION
Cette étude a permis de mettre au point différents algorithmes qui génèrent des surfaces
rugueuses et des milieux hétérogènes aléatoires. Implantés dans notre logiciel d'électromagnétisme
Tridimo fondé sur la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD), ces outils
permettent d'étudier la signature d'un objet dans un environnement réaliste et de tester les
algorithmes de traitement des données et d'inversion.
L'étude bibliographique a montré que les surfaces naturelles sont caractérisées par leur
hauteur quadratique moyenne, leur longueur de corrélation et leur spectre spatial lui­même
intimement lié à la dimension fractale de la surface. Les modèles numériques élaborées permettent
de générer des surfaces ayant les mêmes valeurs caractéristiques que les surfaces naturelles. En
général, l'utilisation d'un seul modèle stochastique ou d'un seul algorithme basé sur les fractales
suffit. Toutefois, la diversité géométrique de la surface nécessite parfois la combinaison de
plusieurs méthodes : la surface finale est alors une superposition de surfaces élémentaires. Enfin,
tous les concepts vus au sujet des surfaces rugueuses peuvent se généraliser aux milieux
hétérogènes.
Les avantages et inconvénients des différentes méthodes de calcul de la rétrodiffusion
laissent penser que la méthode FDTD n'est pas la meilleure pour prendre en compte les surfaces
rugueuses. En effet, le maillage triangulaire associé à la MoM altère beaucoup moins les surfaces et
les méthodes asymptotiques sont bien plus rapides. Toutefois, la méthode FDTD a été choisie pour
deux raisons : d'une part, le laboratoire développe son propre outil de modélisation fondé sur cette
méthode, d'autre part, sa polyvalence la rend seule capable de déterminer la diffraction des milieux
hétérogènes.
Concernant l'antenne de Wu­King susceptible d'équiper une future mission martienne : son
rendement, son gain et sa directivité sont très faibles. En revanche, son caractère extrêmement large
bande autorise une utilisation au moins jusqu'à 50MHz soit dix fois plus que la fréquence prévue au
départ. Quant on sait à quel point la conception d'une antenne large est délicate, il est vraiment
dommage de ne pas l'utiliser au maximum de ces capacités, mais pour cela, il faudra revoir
l'ensemble de l'électronique actuellement conçu. Toutefois, le jeu en vaut la chandelle. En effet,
plus l'antenne fonctionne haut en fréquence et plus la zone aveugle du radar diminue. Bien sur, la
profondeur de prospection diminue également. Néanmoins, une impulsion d'une durée de 0,1 µs
permet à la fois de réduire la zone aveugle à seulement 7,5 m (en considérant un sol d'indice moyen
de 2) et de sonder le sol sans problème jusqu'à une profondeur de 75 m, distance correspondant à la
zone aveugle avec une impulsion d'une durée de 1 µs. Or pour sonder le sol jusqu'à une profondeur
de 2500 m, il faut justement utiliser une impulsion de 1 µs (fréquence centrale à 2MHz) et il a été
démontré au cours de la troisième partie que si le sol situé dans la zone aveugle du radar est
stratifié, alors l'interprétation des données a toute les chances d'être erronée. Le seul moyen de