Thèse Etude d'Un Nouveau Mode d'Imagerie Sar le Mode Sar à Long Temps d'Illumination H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : SONDRA/CENTRALESUPELEC Direction de la thèse : Laetitia THIRION ORCID 0000000288677723 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-10-10T23:59:59 Cette thèse vise à comprendre et à caractériser les images radar à synthèse d'ouverture (SAR) acquises en mode « Long Dwell », dans lequel une même scène est illuminée pendant une durée prolongée grâce au pilotage du pointage de l'antenne. Ce mode, déjà proposé par plusieurs opérateurs satellitaires, permet d'améliorer considérablement la résolution azimutale et d'atteindre des résolutions spatiales de quelques dizaines de centimètres. Il ouvre de nouvelles perspectives pour la surveillance des infrastructures critiques et la caractérisation de cibles artificielles ou mobiles.

Cependant, l'allongement du temps d'illumination entraîne une observation des cibles sur une large plage d'angles azimutaux. La réponse électromagnétique des objets peut alors varier en amplitude et en phase au cours de l'acquisition. Les vecteurs de polarisation à l'émission et à la réception évoluent également, ce qui remet en question certaines hypothèses utilisées pour la formation, l'étalonnage et l'interprétation des images SAR conventionnelles. L'objectif est d'étudier ces effets à l'aide d'une approche associant l'analyse d'images satellitaires et la modélisation électromagnétique. Les travaux s'appuieront sur un outil développé lors d'une précédente thèse, permettant de simuler rapidement la réponse d'une cible pour de multiples angles azimutaux, ainsi que sur le logiciel commercial FEKO. Des cibles canoniques, telles que des sphères, des plaques et des réflecteurs métalliques diédriques ou triédriques, permettront de valider les simulations et d'analyser les mécanismes physiques en jeu.

Une première étape consistera à formaliser rigoureusement la géométrie d'acquisition et les conventions de polarisation, puis à comparer les propriétés des images Long Dwell à celles des images SAR conventionnelles. L'étude portera notamment sur les distributions d'intensité et, lorsque les données le permettent, sur les différences de phase entre canaux polarimétriques et les représentations polarimétriques usuelles.

La deuxième étape approfondira l'influence des variations angulaires de la réponse des cibles et des vecteurs de polarisation sur la formation des images. Elle évaluera la nécessité d'introduire un référentiel de polarisation adapté à ces acquisitions.

Enfin, la thèse examinera les possibilités d'étalonnage et d'exploitation de ces images. Selon les résultats obtenus, des méthodes existantes seront adaptées ou de nouveaux traitements seront proposés, notamment par sélection de sous-ouvertures ou exploitation de l'ensemble de l'acquisition. Les travaux doivent ainsi préciser les avantages, les limites et les conditions d'utilisation du mode Long Dwell SAR.

La thèse sera menée conjointement à l'Université Paris-Saclay, au sein du laboratoire SONDRA à CentraleSupélec, et à l'université d'Ancona en Italie. Ces dernières années, un nouveau mode d'imagerie radar satellitaire a émergé : le mode SAR à long temps d'illumination (Long Dwelling SAR). Celui-ci permet d'atteindre de très hautes résolutions spatiales, de
l'ordre de quelques dizaines de centimètres, et potentiellement jusqu'à environ 16 cm pour de futures missions. Plusieurs opérateurs commerciaux proposent déjà ce type d'images, notamment ICEYE, Umbra et
Capella Space.
L'amélioration de la résolution spatiale des images SAR présente un intérêt majeur pour les applications de sécurité et de surveillance, notamment pour le suivi d'infrastructures critiques (ports, aéroports, ponts,
barrages), ainsi que pour la caractérisation détaillée de véhicules, navires, aéronefs et, plus généralement, de cibles mobiles ou artificielles.
Le mode Long Dwelling vise spécifiquement à augmenter le temps d'illumination d'une cible donnée, en
orientant l'antenne au cours de l'acquisition, ce qui permet d'améliorer significativement la résolution en
azimut. Cette stratégie d'acquisition a une conséquence importante : au cours de l'acquisition de l'image,
une cible au sol est illuminée sur une large plage angulaire en azimut. Pour des cibles isotropes, cette variation angulaire a peu d'impact. Cependant, pour la plupart des cibles et scènes réalistes, elle pourrait
introduire des eets significatifs, comme des variations du diagramme de rayonnement des cibles observés durant le temps d'acquisition, et un changement dans les vecteurs de polarisation incidents et diusés
rendant la calibration dicile à appliquer avec les méthodes classiques. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à l'aide de la modélisation électromagnétique (EM), la signature d'une cible illuminée en mode Long Dwelling et de quantifier les impacts d'un tel mode sur l'imagerie SAR. Pour cela, notre doctorant utilisera un outill développé au cours d'une thèse précédente, permettant de simuler rapidement la réponse électromagnétique d'une cible pour de multiples angles
d'azimut. La thèse se déroulera à SONDRA à CentraleSupélec et à l'Université d'Ancona, en Italie.
Année 1 - Caractérisation, modélisation et validation : analyser des images SAR Long Dwelling réelles, caractériser précisément la géométrie d'acquisition et les propriétés radiométriques, polarimétriques et de
phase des images. Valider en parallèle la chaîne de simulation électromagnétique sur des cibles canoniques en mode SAR conventionnel puis simuler et analyser des images simples dans le mode Long Dwelling en
bande X.
Année 2 - Simulation électromagnétique et analyse, impact sur la polarisation : étudier l'impact de la large ouverture angulaire du mode Long Dwelling, en particulier la variation des vecteurs de polarisation au
cours de l'acquisition. Évaluer son influence sur la formation des images et, si nécessaire, proposer un nouveau repère de polarisation adapté.
Année 3 - Etude d'une possible calibration et exploitation des images : déterminer dans quelle mesure ces images non conventionnelles peuvent être calibrées et exploitées quantitativement. Développer ou
adapter des méthodes de traitement permettant de tirer parti de l'ensemble de l'acquisition Long Dwelling, en fonction des résultats obtenus lors des deux premières années

Elève ingénieur de préférence, avec si possible des connaissances en électromagnétisme et un goût prononcé pour la physique