Version HTML de base
Spécial “ Acoustique sous-marine ”
35
Acoustique
&
Techniques n° 48
La décorrélation angulaire [6] est un phénomène qui détruit
cette qualité. Comme les deux capteurs de l’interféromètre
sont distants, ils ne voient pas la cellule de résolution
temporelle sous le même angle. Cette cellule se comporte
comme un émetteur étendu avec une fonction de directivité
très compliquée qui est liée à la répartition aléatoire des
points brillants à l’intérieur de celle-ci. Cette cellule n’est pas
vue par les deux capteurs sous le même angle et le signal
perçu diffère, entraînant une dégradation de la corrélation. Ce
phénomène pour les sonars, est peu pénalisant car la taille des
baselines reste faible et ne provoque donc pas de grandes
fluctuations. En revanche, pour les radars spatiaux qui ont de
grandes baselines, c’est un phénomène primordial.
Le deuxième phénomène pénalisant est la décorrélation
spatiale [7]. Celle-ci est directement liée à la durée
d’interférence du signal. Le calcul direct de
*
b a
SS
correspond
à une intercorrélation sur la durée d’un échantillon temporel. La
durée effective se trouve réduite par la différence de marche
entre les deux signaux : dans l’axe de l’interféromètre, les
signaux sont en phase et la durée d’intercorrélation effective
est maximale, pour d’autres angles de visée, cette durée est
nécessairement inférieure. Ce phénomène est essentiel pour
les sonars latéraux qui possèdent une grande ouverture et
autorisent des dépointages importants par rapport à l’axe
de l’interféromètre. Pour les sondeurs multifaisceaux, ce
phénomène est moins pénalisant car la formation de voie
limite l’excursion angulaire du signal et permet de dépointer
l’axe de l’interféromètre vers la direction d’intérêt. Ce défaut
peut être compensé par une intercorrélation à retard variable
différent de celui imposé par l’échantillonnage des signaux.
L’interférométrie peut être directement dégradée par le
phénomène de trajets multiples. Il s’agit de la superposition au
front d’onde provenant de la direction d’intérêt, d’un autre front
d’onde issue d’une autre direction comme par exemple, d’une
réflexion sur la surface. L’analyse de la véritable direction
d’intérêt est biaisée par le principe de superposition. Ce
phénomène est particulièrement visible quand le rapport
de puissance entre le front d’onde utile et celui parasite est
proche de 1. Ceci se produit quand le niveau du signal utile
est faible. C’est pourquoi dans le traitement des données, il
est important de ne pas traiter les données quand leur niveau
de réverbération est trop faible.
Les trois phénomènes précédents dégradent la corrélation du
signal par rapport au niveau du bruit ambiant. La puissance du
bruit ambiant est souvent constante sur la fauchée sonar pour
peu que son origine soit thermique ou liée au porteur (hautes
fréquences). En définitive la décorrélation ou l’augmentation
de la variance du bruit est le résultat de deux tendances :
la décorrélation des signaux entre les deux capteurs de
l’interféromètre et l’impact du bruit ambiant. On pourra écrire
finalement le coefficient de corrélation sous la forme donnée
par l’équation (11).
(11)
Exemple de bathymétries interférométriques
Après avoir pris en compte les principes et les limitations de
l’interférométrie appliquée aux sonars cartographiques, il est
possible de traiter des données acquises sur une zone de fond
marin (par exemple, où repose l’épave du pétrolier Erika) et de
reconstruire la géométrie de cette zone observée. La figure 9
propose un tel exemple de reconstruction bathymétrique, à
partir d’un interférogramme issu d’un sonar latéral.
Il est possible d’effectuer le même type de traitement à partir
d’un sonar multifaisceaux. Traditionnellement, la résolution de
la bathymétrie issue d’un sondeur multifaisceaux n’est pas
temporelle (on ne récupère pas une sonde par échantillon
temporel) mais est liée au nombre de voies formées.
Néanmoins, il est aussi possible de travailler avec l’ensemble
des échantillons présents dans le signal. Dans ce cas, on
retrouve le même type de bathymétrie que pour le sonar
latéral, comme le montre la figure 10. L’interférogramme
présenté sur cette figure est un peu moins intuitif que dans
le cas du sonar latéral : il s’agit de l’interférogramme calculé
pour une ligne sonar seulement et non pour l’ensemble des
pings consécutifs (formant une image). En effet, le signal reçu
dans le cas d’un sondeur multifaisceaux n’est pas seulement
paramétré par le temps (en ordonnée), mais aussi par la
direction de visée liée à la formation de voie (en abscisse) :
c’est donc un signal bidimensionnel.
Fig. 9 : Interférogramme & bathymétrie associée (sonar latéral)
Sonars cartographiques et interférométrie associée