Thèse Imagerie Bistatique Radar pour la Reconnaissance de Satellite H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication Laboratoire de recherche : ONERA - Département électromagnétisme et radars Direction de la thèse : Hélène ORIOT ORCID 000000302381663 Début de la thèse : 2026-10-31 Date limite de candidature : 2026-10-31T23:59:59 Le nombre de satellites a augmenté de façon drastique au cours des dernières années et leur surveillance devient donc une tâche de plus en plus importante.
Une façon de surveiller les satellites consiste à prendre des image et à les analyser. Ces images peuvent être obtenues soit grâce à des capteurs optiques, soit par des capteurs radar. Ce projet se concentre sur les images radar.
L'un des principaux avantages de l'imagerie radar est qu'elle peut être réalisée de jour comme de nuit, quelles que soient les conditions atmosphériques, la résolution de l'image étant indépendante de la distance entre le système radar et le satellite.
En général, le radar transmet et reçoit le signal depuis le même endroit sur Terre - on parle alors de radar monostatique - mais en ajoutant d'autres récepteurs situés ailleurs, il est possible d'obtenir des images bistatiques, qui diffèrent des images monostatiques en termes de plan de projection et de contenu radiométrique - on parle alors de radar multistatique.
Ce doctorat vise à étudier les méthodes optimales de fusion de ces images. Il s'inscrit dans la continuité de la thèse de doctorat de Fayin Yousfi . Les objectifs principaux sont doubles :
1 Explorer diverses configurations bistatiques, y compris les configurations interférométriques et à grande base, afin de récupérer des informations 3D.
2 Améliorer la précision radiométrique des images obtenues.

Ce travail sera basé sur des données réelles acquises avec le système TIRA du FHR (Allemagne) et le récepteur PRISME de l'ONERA (France).
Le doctorant participera activement aux expérimentations, effectuera le traitement des données et développera de nouvelles méthodes pour extraire des informations 3D à partir de ces données. Cette thèse se place dans le contexte d'une collaboration entre le FHR et l'ONERA sur le domaine émergeant de l'imagerie radar de satellites bistatique. Le FHR est un acteur phare de l'imagerie radar monostatique, domaine scientifique qu'il étudie depuis des années, grâce notamment, à ses capacités experimentales (Radar Tira). De son coté l'ONERA est spécialiste de l'imagerie SAR, ISAR et des modes bistatiques. Cette thèse se déroulera donc dans un contexte scientifique stimulant . L'objet de cette thèse est d'approfondir les connaissances que nous avons sur l'imagerie bistatique ISAR et sa complémentarité avec l'image monostatique dans un contexte satellitaire. La thèse de Fayin Yousfi a mis en évidence la complémentarité informationnelle des images en permettant notamment de détecter des composantes non isotropes de satellites (ex : panneaux solaires) difficilement visibles avec un unique point de vue mais a aussi permis de montrer que l'utilisation conjointe des deux types d'images permettait d'extraire des informations sur l'objet (taille et orientation, spin). Le résultat obtenu sur l'estimation du spin est particulièrement intéressant pour des applications de surveillance car il donne des renseignements sur l'état de fonctionnement du satellite imagé.
Dans cette thèse, nous cherchons à continuer à explorer les potentialités données par l'ajout d'un deuxième récepteur à un radar monostatique. Deux voies sont envisagées ; le choix définitif sera fait en fonction des résultats théoriques obtenus en première année.
La première voie cherche à étudier la complémentarité des images bistatiques et monostatiques en configuration interférométrique, c'est-à-dire dans une configuration où les deux récepteurs sont proches de l'émetteur. Il a été montré dans la littérature qu'utiliser trois récepteurs permet d'obtenir à la fois le facteur d'échelle permettant de passer de l'axe doppler de l'image à une information métrique et « d'altitude » des rétrodiffuseurs (position relative des points selon l'axe de projection de l'image ISAR). Dans cette thèse, nous chercherons à étudier les informations que l'on pourrait déduire en utilisant uniquement deux récepteurs (une image monostatique et une image bistatique) au lieu des trois mentionnés dans la littérature, et à étudier l'impact du spin sur ces mesures.
Si, lors des premiers mois de la thèse, il s'avère que cette première voie de recherche ne débouche pas, la thèse sera ré-orientée vers une deuxième voie autour d'un thème tout aussi intéressant :
Il a été montré, dans des travaux antérieurs, qu'il était possible d'obtenir la position relative des rétrodiffuseurs dominants constituant les satellites en utilisant une série temporelle d'images monostatiques et bistatiques. La connaissance de ces positions doit permettre, en retour, d'améliorer les algorithmes de focalisation afin d'améliorer la qualité des images produites (au lieu d'une focalisation avec un algorithme de type range-Doppler, la focalisation pourrait être effectuée avec un algorithme de type « Polar format algorithm » ou « BackProjection » nécessitant plus d'informations sur la cible mais permettant une intégration plus longue et donc une meilleure résolution dans le plan perpendiculaire à la ligne de visée). Par ailleurs, des hypothèses fortes sur le mouvement de l'objet sont faites lors de la focalisation des images, il serait intéressant d'étudier les techniques de type « frame drift », multi-échelles, pour estimer le mouvement de la cible pendant la focalisation. Le but final de toutes ces approches est d'obtenir des images mieux résolues, mieux focalisées et donc permettant d'interprétation plus facile.

Dans un premier temps, le doctorant analysera théoriquement les capacités offertes par des modes interférométriques d'imagerie ISAR. Il se basera sur des travaux réalisés sur de l'imagerie ISAR de bateaux. Il devra adapter ces méthodes à l'imagerie satellitaire.
Dans un deuxième temps, le doctorant participera à des campagnes de mesures sur données satellitaires. Ces données lui serviront à valider les méthodes qu'il aura développées.