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Auteur(s)
-
Gilles KERVERN : Ingénieur de recherche, Thomson Marconi Sonar
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À l’heure actuelle, l’acoustique est le moyen couramment utilisé pour former des images du fond marin à longue distance, quelques centaines de mètres (figure A), tandis que l’utilisation de l’optique est restreinte à l’identification courte distance (quelques mètres) par caméra vidéo classique. Ce partage des rôles entre acoustique et optique en imagerie sous-marine est, en partie, la conséquence des différences de propriétés physiques des ondes acoustiques ou optiques en milieu marin, mais aussi de l a différence de maturité des technologies associées. En conséquence, l’avènement de sources lumineuses cohérentes et modulables en amplitude et en fréquence (lasers) associées à l’utilisation de techniques de traitement du signal inspirées des techniques radars permet d’envisager une extension du rôle de l’optique en imagerie sous-marine ainsi que la réalisation de systèmes nouveaux (figure B) mettant à profit la propriété des ondes lumineuses de passer avec un très bon rendement l’interface air/eau, à la différence des ondes acoustiques :
en incidence normale pour :
,
.
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Expérimentation d’un imageur de type lidar
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4. Estimation des performances
La détermination des performances d’un imageur lidar en eau de mer est rendue délicate par la présence des diffusions multiples qui tendent à dégrader la résolution, mais cependant à accroître la portée par rapport à une prévision simple ne tenant compte que du coefficient d’atténuation global c. Une démarche possible, pour la prédiction des performances, consiste à calculer au premier ordre ces performances grâce à l’équation du lidar puis à effectuer une correction en tenant compte de résultats expérimentaux et de simulations de type Monte-Carlo.
-
La puissance lumineuse, rétrodiffusée vers le détecteur par la cible, supposée purement lambertienne d’albédo ρ, située à la distance x de l’ensemble émetteur/récepteur et interceptant la totalité du faisceau, a pour expression :
avec :
- Po :
- puissance émise
-
- surface de l’optique de détection
- c :
- coefficient d’atténuation
-
La puissance lumineuse, rétrodiffusée au premier ordre vers le détecteur par une tranche diffusante [de surface s(x) et d’épaisseur (dx)] du milieu de propagation située à une distance x de l’ensemble émetteur/récepteur, a pour expression :
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Estimation des performances
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - IVANOFF (A.) - Introduction à l’Océanographie : propriétés physiques et chimiques des eaux de mer. - Tomes I et II, Vuibert Paris, 1975.
-
(2) - JERLOV (M. G.) - Marine Optics, - 2e édition, Elsevier, Oceanography series, 1976.
-
(3) - WELLS (W. J.) - Theory of small angle scattering, in Optic of the Sea. - Edition and Reproduction Technical in optic of the sea Reproduction Ltd. Agard (Nato). Lecture series n× 61, 1973.
-
(4) - PENNY (M. F.), ABBOT (R. H.), PHILLIPS (D. M.), BILLARD (B.) - Airborne laser hydrography in Australia - . Applied Optics, vol. 25 n× 13, 1986.
-
(5) - LEGALL (A.), TOULLEC (B.), KERVERN (G.) et CERTENAIS (J.) - Airborne laser bathymetry : a novel technique for shallow water monitoring - , Revue Technique Thomson-CSF, vol. 25, n× 3, septembre 1993.
-
(6) - LEBRUN (G.), LEJEUNE (B.), CARISER (J.),...
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