Polarimetric detection of endo-clutter UAV in a low-grazing geometry

Détection polarimétrique de drone endo-clutter en incidence rasante La miniaturisation de l'électronique embarqué a permis le développement de drones de petites tailles et d'un large marché civil pour ces drones. La simplicité d'utilisation et le bas coût de ces drones en font des outils redoutables pour des personnes ou organisations mal intentionnées. Dans ce contexte, les systèmes radar peuvent jouer un rôle important pour contrecarrer une attaque menée avec un ou plusieurs drones. Néanmoins, les drones volent généralement à faible vitesse et proche du sol. De plus, ils ont généralement une faible surface équivalente radar. Ces cibles posent donc des problèmes aux systèmes radar qui ont du mal à les différencier du sol.Le but de cette thèse est d'améliorer les capacités de détection endo-clutter des drones en utilisant la polarisation. Nous présentons une méthode permettant d'étudier les propriétés du clutter terrestre polarimétrique. Nous proposons des méthodes de simulation permettant d'identifier le meilleur détecteur dans une scène avec un clutter changeant sur les axes temporel et spatial. Nous étudions les avantages des détecteurs polarimétriques par rapport aux détecteurs mono-polarimétriques à l'aide d'une méthode de comparaison des détecteurs qui permet de choisir le meilleur détecteur en fonction des propriétés du clutter.Pour atteindre cet objectif, nous analysons les propriétés spatio-temporelles du clutter à l'aide des données d'une campagne de mesure radar en environnement semi-urbain. Cette campagne de mesure nous permet de mettre en exergue des propriétés importantes du clutter telles que : la non-réciprocité du clutter polarimétrique pour un radar dont les antennes de réception des différentes polarisations sont distinctes, l'existence d'un temps d'intégration Doppler optimisant la stabilité du clutter et une instabilité de la signature polarimétrique du clutter. Nous proposons de modéliser l'évolution temporelle du clutter en utilisant conjointement, la distribution des valeurs propres de sa matrice de covariance, et, l'angle entre les matrices de covariances d'une même case clutter à deux instants différents. Cet angle est appelé "angle de désadaptation".Dans une deuxième phase nous comparons un ensemble de détecteurs polarimétriques et mono-polarimétriques pour des détections endo-clutter. Pour cela :- Nous étudions l'influence du rang efficace de la matrice de covariance du clutter - contrôlé par le temps d'intégration Doppler - sur les performances des détecteurs et montrons que la minimisation du rang effectif améliore les performances des détecteurs.- Ensuite, nous étudions les effet de l'angle de désadaptation sur les performances des détecteurs en fonction du clutter sélectionné.- Nous constatons que les détecteurs filtrant le clutter ont des performances qui diminuent avec l'intervalle de temps entre l'estimation des propriétés du clutter et la réalisation du test de détection, alors que les autres détecteurs ont des performances qui ne sont pas affectées par cet intervalle de temps.- Enfin, nous montrons que les détecteurs polarimétriques sont plus adaptés aux détections de drones endo-clutter que les détecteurs mono-polarimétriques.Les méthodes d'analyse que nous avons présentées permettent d'optimiser le temps d'intégration Doppler et peuvent être utilisées dans les système radar pour déterminer, de manière adaptative, le meilleur détecteur, en fonction du clutter étudié.