Analyse et modélisation de l'utilisation de signaux GNSS en environnement marin - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Analysis and Modeling of GNSS Signals in Marine Environment

Analyse et modélisation de l'utilisation de signaux GNSS en environnement marin

Résumé

For many years now, passive observation of the ocean surface, using, in particular, of source of opportunities from positioning satellites (GNSS), has been a very dynamic research and development topic. Several research teams have already demonstrated the relevance of such approaches for airborne observations. The aim of this thesis is to address the feasibility of passive measurements from GPS system signals near the sea surface (a few meters) for recovering oceanographic informations in coastal zones. The sea surface cannot anymore, in this case, be considered as a stationary rough surface. GPS reflected signals must consider the kinematic evolution of the sea surface and the wave motion. The processing of these signals can reveal the temporal variation of the surface, and identify the displacement of the main diffusers (wave crest, buoy on sea surface¿). The motions described here are very slow (some Hz), with respect to the incident wave frequencies (some GHz). The movement amplitude is limited, which induces very short time delay differences. However, despite this difficult context, we have implemented adaptive signal processing techniques, highlighting the detection of movements from the reflected signals. More precisely, our study relies mainly on Kalman filtering in the Doppler-delay space of diffracted signals.
L'observation passive de la surface marine, utilisant notamment comme source d'opportunité des signaux émis par les systèmes de positionnement par satellites (GNSS), constitue depuis quelques années un axe de recherche et de développement très dynamique. Plusieurs équipes de recherche ont déjà mis en évidence la pertinence de telles approches pour des observations aéroportées. Le travail de cette thèse s'inscrit dans le cadre général de la mesure passive utilisant les signaux de positionnement par satellites (GPS). Toutefois, le contexte précis de notre étude se focalisera sur les observations côtières réalisées à proximité de la surface (quelques mètres). La surface de mer ne peut plus, dans ce cas, se résumer à une surface immobile rugueuse. La diffraction des signaux GPS doit alors prendre en compte la déformation spatio-temporelle de la surface et le déplacement des vagues. L'analyse de ces signaux permet de mettre en évidence la variation temporelle de la surface, en identifiant le déplacement des principaux diffuseurs (crête de vague, objet flottant à la surface,...). Les mouvements auxquels il est fait référence sont très lents (de l'ordre du Hz) par rapport aux fréquences des ondes observantes (ordre du GHz). L'amplitude des déplacements reste limitée, ce qui induit des différences de retard très faibles. Toutefois, dans ce contexte délicat, nous avons mis en oeuvre des techniques de traitement de signal adaptées, qui mettent en évidence ces mouvements à partir des signaux d'opportunité diffractés. L'étude s'appuie, en particulier, fortement sur la théorie du filtrage de Kalman dans le plan Doppler-retard des signaux diffractés.
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tel-00776316 , version 1 (15-01-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00776316 , version 1

Citer

Sarab Tay. Analyse et modélisation de l'utilisation de signaux GNSS en environnement marin. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Télécom Bretagne, Université de Rennes 1, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00776316⟩
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