FR3054674A1 - HYPERFREQUENCY RADIOMETRIC IMAGING SYSTEM AND IMAGING METHOD THEREOF - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un système d'imagerie radiométrique hyperfréquence (1) comprenant un réseau (2) d'antennes de réception hyperfréquence (2a) pour acquérir la température de brillance d'un objet, ledit système (1) comprenant en outre un module de codage analogique passif (3), un module convertisseur analogique numérique (4) et un module de traitement numérique (5), le module de codage analogique passif (3) générant sur chaque sortie un signal de sortie analogique codé, chaque sortie du module de codage analogique passif (3) étant reliée à un convertisseur analogique numérique du module convertisseur analogique numérique (4) pour générer en sortie du module convertisseur analogique numérique (4) M signaux numériques, chaque sortie du module convertisseur analogique numérique (4) étant reliée au module de traitement numérique (5) configuré pour réaliser une reconstruction d'image thermique de l'objet imagé par le réseau d'antennes (2) par traitement numérique des signaux basé sur une synthèse d'ouverture interférométrique.The subject of the invention is a microwave radiometric imaging system (1) comprising an array (2) of microwave reception antennas (2a) for acquiring the brightness temperature of an object, said system (1) further comprising a passive analog coding module (3), an analog digital converter module (4) and a digital processing module (5), the passive analog coding module (3) generating on each output an encoded analog output signal, each output of the passive analog coding module (3) being connected to an analog-to-digital converter of the analog-digital converter module (4) for generating at the output of the digital-to-analog converter module (4) M digital signals, each output of the analog-digital converter module (4) being connected to the digital processing module (5) configured to perform a thermal image reconstruction of the imaged object by the antenna array (2) by processing digital signal based on interferometric aperture synthesis.
Description
Titulaire(s) : microwave characterization center Société par actions simplifiée,CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Etablissement public,UNIVERSITE DE LIMOGES Etablissement public, COMMISSARIAT A L’ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.Holder (s): microwave characterization center Simplified joint-stock company, NATIONAL CENTER FOR SCIENTIFIC RESEARCH Public establishment, UNIVERSITY OF LIMOGES Public establishment, ATOMIC AND ALTERNATIVE ENERGY COMMISSION Public establishment.
Demande(s) d’extensionExtension request (s)
Mandataire(s) : CABINET CHAILLOT.Agent (s): CABINET CHAILLOT.
SYSTEME D'IMAGERIE RADIOMETRIQUE HYPERFREQUENCE ET PROCEDE D'IMAGERIE ASSOCIE.MICROWAVE RADIOMETRIC IMAGING SYSTEM AND ASSOCIATED IMAGING METHOD.
FR 3 054 674 - A1 (5/) L'invention a pour objet un système d'imagerie radiometrique hyperfréquence (1) comprenant un réseau (2) d'antennes de réception hyperfréquence (2a) pour acquérir la température de brillance d'un objet, ledit système (1) comprenant en outre un module de codage analogique passif (3), un module convertisseur analogique numérique (4) et un module de traitement numérique (5), le module de codage analogique passif (3) générant sur chaque sortie un signal de sortie analogique codé, chaque sortie du module de codage analogique passif (3) étant reliée à un convertisseur analogique numérique du module convertisseur analogique numérique (4) pour générer en sortie du module convertisseur analogique numérique (4) M signaux numériques, chaque sortie du module convertisseur analogique numérique (4) étant reliée au module de traitement numérique (5) configuré pour réaliser une reconstruction d'image thermique de l'objet imagé par le réseau d'antennes (2) par traitement numérique des signaux basé sur une synthèse d'ouverture interférométrique.FR 3 054 674 - A1 (5 /) The subject of the invention is a microwave radiometric imaging system (1) comprising an array (2) of microwave reception antennas (2a) for acquiring the brightness temperature of a object, said system (1) further comprising a passive analog coding module (3), an analog to digital converter module (4) and a digital processing module (5), the passive analog coding module (3) generating on each outputs a coded analog output signal, each output of the passive analog coding module (3) being connected to an analog digital converter of the analog digital converter module (4) to generate at the output of the analog digital converter module (4) M digital signals, each output of the analog to digital converter module (4) being connected to the digital processing module (5) configured to perform a thermal image reconstruction of the object imaged by the antenna network es (2) by digital signal processing based on an interferometric aperture synthesis.
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SYSTEME D'IMAGERIE RADIOMETRIQUE HYPERFREQUENCE ET PROCEDEMICROWAVE RADIOMETRIC IMAGING SYSTEM AND METHOD
D'IMAGERIE ASSOCIEASSOCIATED IMAGING
La présente invention concerne le domaine de l'imagerie, et porte en particulier sur un système d'imagerie radiométrique hyperfréquence à synthèse d'ouverture et sur un procédé d'imagerie associé.The present invention relates to the field of imaging, and relates in particular to a microwave radiometric imaging system with aperture synthesis and to an associated imaging method.
Les systèmes de sécurité pour la détection d'objets cachés tels que portiques de détection de métaux, détecteurs de métaux portatifs, ou encore scanners de sécurité, sont de plus en plus utilisés pour sécuriser les lieux publics, de type salles de spectacle, stades, gares, aéroports, ou encore établissements d'enseignement, afin de détecter d'éventuelles armes que pourraient porter des personnes cherchant à pénétrer dans ces lieux publics.Security systems for the detection of hidden objects such as metal detection portals, portable metal detectors, or even security scanners, are increasingly used to secure public places, such as performance halls, stadiums, stations, airports, or even educational establishments, in order to detect possible weapons that could be carried by people seeking to enter these public places.
Dans les systèmes couramment utilisés, un champ électromagnétique est généré, lequel est rétrodiffusé par tout objet métallique de type arme placé dans le champ rétrodiffusion du champ électromagnétique. La électromagnétique permet métallique.In commonly used systems, an electromagnetic field is generated, which is backscattered by any metallic weapon-type object placed in the backscatter field of the electromagnetic field. The electromagnetic enables metallic.
Ces systèmes de l'état de l'art présentent deux inconvénients principaux. D'une part, ils ne permettent de détecter que des objets non transparents vis-à-vis de l'onde électromagnétique générée, et possédant des propriétés diélectriques suffisamment différentes de celles du corps humain. Ils sont donc susceptibles de laisser passer des armes en matière plastique ou des explosifs, ce qui pose un problème de sécurité. D'autre part, ils génèrent un champ électromagnétique sur la personne inspectée, ce qui peut poser des problèmes de santé voire de sécurité pour les personnes sensibles aux champs la détection deThese state-of-the-art systems have two main drawbacks. On the one hand, they make it possible to detect only objects which are not transparent with respect to the electromagnetic wave generated, and which have dielectric properties sufficiently different from those of the human body. They are therefore likely to let through plastic weapons or explosives, which poses a security problem. On the other hand, they generate an electromagnetic field on the inspected person, which can pose health or even safety problems for people sensitive to the fields.
1'objet électromagnétiques ou portant un stimulateur cardiaque.Electromagnetic object or carrying a pacemaker.
corps dissipatif.dissipative body.
Le principe physique mis en œuvre pour ce type de mesure est le rayonnement électromagnétique d'origine thermique qu'émet tout corps dont la température est différente du zéro absolu. La puissance du bruit électromagnétique, en rapport avec la température du corps, a pour origine l'agitation aléatoire des dipôles électriques microscopiques des molécules. L'intensité du rayonnement d'un corps possède alors trois contributions : son auto-émission proportionnelle à sa température physique intrinsèque (contribution d'émissivité ε), la réflexion des ondes générées par les sources d'illumination externes (contribution de réflectivité R), et la transmission des ondes émises par la scène située en arrière-plan (contribution de transmittance t), avec ε + R + t = 1.The physical principle used for this type of measurement is the electromagnetic radiation of thermal origin emitted by any body whose temperature is different from absolute zero. The power of electromagnetic noise, in relation to body temperature, comes from the random agitation of the microscopic electric dipoles of molecules. The intensity of the radiation of a body then has three contributions: its self-emission proportional to its intrinsic physical temperature (contribution of emissivity ε), reflection of the waves generated by the external sources of illumination (contribution of reflectivity R) , and the transmission of the waves emitted by the scene located in the background (contribution of transmittance t), with ε + R + t = 1.
Chaque contribution dépend des caractéristiques physiques et géométriques des matériaux, la température Tmes d'un objet mesurée par radiométrie dépendant de la température de l'objet Tobj, de la température de la source d'illumination Till et de la température de l'arrière-plan Tarr, avec Tmes = s*Tobj + R*Till + t*Tarr.Each contribution depends on the physical and geometric characteristics of the materials, the temperature Tmes of an object measured by radiometry depending on the temperature of the object Tobj, the temperature of the illumination source Till and the temperature of the back Tarr plane, with Tmes = s * Tobj + R * Till + t * Tarr.
Une grande majorité des métaux présentent une émissivité et une transmittance faibles voire nulles aux fréquences correspondant aux ondes millimétriques. Pour un objet en plastique à faible constante diélectrique, la température mesurée par un récepteur radiométrique aux fréquences correspondant aux ondes millimétriques provient principalement des ondes émises par la scène en arrièreplan. Pour une personne physique, à 90GHz, son émissivité est de l'ordre de 50%, sa transmittance est quasiment nulle et sa réflectivité est donc également proche de 50%.A large majority of metals have low or zero emissivity and transmittance at frequencies corresponding to millimeter waves. For a plastic object with a low dielectric constant, the temperature measured by a radiometric receiver at frequencies corresponding to millimeter waves comes mainly from the waves emitted by the scene in the background. For a natural person, at 90 GHz, its emissivity is around 50%, its transmittance is almost zero and its reflectivity is therefore also close to 50%.
Ainsi, il est possible par radiométrie de distinguer un objet en métal ou en plastique porté par une personne.Thus, it is possible by radiometry to distinguish a metal or plastic object carried by a person.
En effet, une détection par radiométrie aux fréquences correspondant aux ondes millimétriques permet de distinguer des objets en métal ou en plastique du corps d'une personne. En outre, la détection par radiométrie aux fréquences correspondant aux ondes millimétriques est totalement passive : aucune onde n'est émise, et la détection est rendue sûre en termes de rayonnement électromagnétique pour les personnes inspectées, et une plus grande gamme d'objets peut être détectée.Indeed, detection by radiometry at frequencies corresponding to millimeter waves makes it possible to distinguish metal or plastic objects from a person's body. In addition, detection by radiometry at frequencies corresponding to millimeter waves is completely passive: no wave is emitted, and detection is made safe in terms of electromagnetic radiation for the persons inspected, and a greater range of objects can be detected.
Un exemple d'un tel détecteur par radiométrie aux fréquences (30-300 GHz) correspondant aux ondes millimétriques est par exemple la caméra Millicam (marque enregistrée), développée par la société MC2-Technologies.An example of such a detector by radiometry at frequencies (30-300 GHz) corresponding to millimeter waves is for example the Millicam camera (registered trademark), developed by the company MC2-Technologies.
L'inconvénient d'une telle caméra millimétrique est que 1'image est obtenue par un déplacement mécanique selon deux dimensions d'un capteur millimétrique (mesurant la puissance du bruit électromagnétique généré par la personne dans la gamme des ondes millimétriques). Ce déplacement mécanique limite le temps d'acquisition de la caméra, et limite donc le nombre de personnes qui peuvent être contrôlées dans un intervalle de temps donné.The disadvantage of such a millimeter camera is that the image is obtained by a mechanical displacement in two dimensions of a millimeter sensor (measuring the power of the electromagnetic noise generated by the person in the range of millimeter waves). This mechanical movement limits the acquisition time of the camera, and therefore limits the number of people who can be checked in a given time interval.
Pour atteindre un taux de rafraîchissement compatible temps réel, il est nécessaire d'acquérir simultanément des signaux issus d'un réseau important de capteurs. Ceci nécessite une chaîne d'acquisition de signal RF pour chaque capteur, et donc un encombrement important et des coûts de production et de maintenance très élevés pour le système global.To achieve a compatible real-time refresh rate, it is necessary to simultaneously acquire signals from a large network of sensors. This requires an RF signal acquisition chain for each sensor, and therefore a large footprint and very high production and maintenance costs for the overall system.
La publication « Code-modulated interferometric imaging System using phased arrays » (Système d'imagerie interférométrique modulé en code utilisant des réseaux pilotés en phase), Vikas Chauhan et al., Passive and active millimeter-wave imaging XIX, Proc. SPIE Vol. 9830. décrit un système d'imagerie interférométrique utilisant un réseau d'antennes, les signaux issus du réseau d'antennes étant codés en phase de telle sorte que les signaux sont orthogonaux entre eux, puis sommés, convertis d'analogique à numérique, puis enfin traités pour retrouver par synthèse d'ouverture interférométrique la température de brillance de l'objet imagé aux fréquences correspondant aux ondes millimétriques, qui représente l'image de l'objet.The publication “Code-modulated interferometric imaging System using phased arrays”, Vikas Chauhan et al., Passive and active millimeter-wave imaging XIX, Proc. SPIE Vol. 9830. describes an interferometric imaging system using an antenna array, the signals from the antenna array being phase coded so that the signals are orthogonal to each other, then summed, converted from analog to digital, then finally processed to find by synthesis of interferometric aperture the brightness temperature of the imaged object at frequencies corresponding to millimeter waves, which represents the image of the object.
Le système décrit dans cette publication a l'avantage pour l'utilisateur de réaliser une détection de manière passive, cependant le codage en phase des signaux issus du réseau de capteur induit que la chaîne de détection jusqu'au convertisseur analogique/numérique n'est pas passive : il faut des composants actifs pour coder en phase chaque signal, de manière à rendre les signaux orthogonaux entre eux deux-à-deux.The system described in this publication has the advantage for the user to perform passive detection, however the phase coding of the signals from the sensor network means that the detection chain up to the analog / digital converter is not not passive: active components are required to phase code each signal, so as to make the signals orthogonal to each other two by two.
L'invention vise à surmonter les inconvénients de l'état antérieur de la technique et porte sur un système d'imagerie radiométrique hyperfréquence dans lequel le codage des signaux est passif.The invention aims to overcome the drawbacks of the prior art and relates to a microwave radiometric imaging system in which the coding of the signals is passive.
La présente invention a donc pour objet un système d'imagerie radiométrique hyperfréquence comprenant un réseau de N antennes de réception hyperfréquence pour acquérir la température de brillance d'un objet dans le domaine hyperfréquence selon la technique de synthèse d'ouverture interférométrique, caractérisé par le fait que ledit système comprend en outre un module de codage analogique passif, un module convertisseur analogique numérique et un module de traitement numérique, le module de codage analogique passif comprenant N entrées reliées aux N antennes et M voies de sortie reliées au module convertisseur analogique numérique, avec N >> M > 1, chaque voie d'entrée du module de codage analogique passif recevant un signal radiofréquence (RF) d'une antenne du réseau d'antennes et codant passivement le signal RF qu'elle porte entre l'entrée et la sortie, le signal codé sur une voie étant décorrélé des signaux codés sur les autres voies, chaque voie étant envoyée sur une unique sortie du module de codage analogique passif afin de générer sur chaque sortie du module de codage analogique passif un signal de sortie analogique, chaque sortie du module de codage analogique passif étant reliée à un convertisseur analogique numérique du module convertisseur analogique numérique pour générer en sortie du module convertisseur analogique numérique M signaux numériques, chaque sortie du module convertisseur analogique numérique étant reliée au module de traitement numérique configuré pour réaliser une reconstruction d'image thermique de l'objet imagé par le réseau d'antennes par traitement numérique des signaux basé sur une synthèse d'ouverture interférométrique.The subject of the present invention is therefore a microwave radiometric imaging system comprising a network of N microwave reception antennas for acquiring the brightness temperature of an object in the microwave domain according to the interferometric aperture synthesis technique, characterized by said system further comprises a passive analog coding module, an analog to digital converter module and a digital processing module, the passive analog coding module comprising N inputs connected to the N antennas and M output channels connected to the analog to digital converter module , with N >> M> 1, each input channel of the passive analog coding module receiving a radio frequency (RF) signal from an antenna of the antenna array and passively coding the RF signal which it carries between the input and the output, the coded signal on one channel being decorrelated from the coded signals on the other channels, each channel being t sent to a single output of the passive analog coding module in order to generate an analog output signal on each output of the passive analog coding module, each output of the passive analog coding module being connected to an analog to digital converter of the analog to digital converter module to generate at the output of the analog to digital converter module M digital signals, each output of the analog to digital converter module being connected to the digital processing module configured to perform a thermal image reconstruction of the object imaged by the antenna array by digital processing signals based on an interferometric aperture synthesis.
Le module convertisseur analogique numérique peut comprendre un ou plusieurs convertisseurs analogique numérique.The analog to digital converter module can include one or more analog to digital converters.
Selon un mode de réalisation particulier, le module de codage analogique passif comprend au moins un codeur analogique passif, chaque codeur analogique passif étant constitué par l'un parmi une cavité surdimensionnée planaire monocouche ou multicouche, une cavité surdimensionnée volumique, une cavité chaotique planaire monocouche ou multicouche, une cavité chaotique volumique, des lignes à retard sommées par un sommateur, des filtres à codage de fréquence sommés par un sommateur.According to a particular embodiment, the passive analog coding module comprises at least one passive analog coder, each passive analog coder consisting of one of a planar monolayer or multilayer cavity, a volume oversized cavity, a chaotic planar monolayer cavity or multilayer, a chaotic volume cavity, delay lines summed by a summator, filters with frequency coding summed by a summator.
Selon un mode de réalisation particulier, chaque convertisseur analogique numérique du module convertisseur analogique numérique est l'un parmi un comparateur à 1 bit, un convertisseur analogique numérique composé d'un étage étage de et d'un numérisation sur d'échantillonnage plusieurs bitsAccording to a particular embodiment, each analog to digital converter of the analog to digital converter module is one of a 1-bit comparator, an analog to digital converter composed of a stage of stage and a digitization on several bits of sampling.
Selon un mode de réalisation particulier, le traitement réalisé par le module de traitement numérique est un décodage effectué par au moins l'un parmi un filtrage adapté, un retournement temporel, une inversion matricielle par la méthode des moindres carrés, une inversion matricielle régularisée.According to a particular embodiment, the processing performed by the digital processing module is a decoding performed by at least one of a suitable filtering, a time reversal, a matrix inversion by the least squares method, a regularized matrix inversion.
Selon un mode de réalisation particulier, une première chaîne de conditionnement de signal RF comprenant au moins un amplificateur faible bruit RF est disposée entre chaque antenne du réseau d'antennes et l'entrée correspondante du module de codage analogique passif.According to a particular embodiment, a first RF signal conditioning chain comprising at least one RF low noise amplifier is disposed between each antenna of the antenna array and the corresponding input of the passive analog coding module.
Selon un mode de réalisation particulier, la première chaîne de conditionnement de signal comprend un premier amplificateur faible bruit RF, un abaisseur de fréquence et un second amplificateur faible bruit RF, montés dans cet ordre en série depuis l'antenne vers l'entrée correspondante du module de codage analogique passif.According to a particular embodiment, the first signal conditioning chain comprises a first RF low noise amplifier, a frequency step-down and a second RF low noise amplifier, connected in this order in series from the antenna to the corresponding input of the passive analog coding module.
Selon un mode de réalisation particulier, la première chaîne de conditionnement de signal comprend un commutateur unipolaire bidirectionnel associé à une charge, de préférence de 50 Ohms, un amplificateur faible bruit RF et un isolateur, montés dans cet ordre en série depuis l'antenne vers l'entrée correspondante du module de codage analogique passifAccording to a particular embodiment, the first signal conditioning chain comprises a two-way unipolar switch associated with a load, preferably of 50 Ohms, a low noise RF amplifier and an isolator, connected in this order in series from the antenna to the corresponding input of the passive analog coding module
Selon un mode de réalisation particulier, une seconde chaîne de conditionnement de signal est disposée entre la sortie du module de codage analogique passif et le module convertisseur analogique chaîne de conditionnement de numérique, la seconde signal comprenant un amplificateur faible bruit RF en série avec un filtre passe-bande démodulateurAccording to a particular embodiment, a second signal conditioning chain is disposed between the output of the passive analog coding module and the analog converter module digital conditioning chain, the second signal comprising a low noise RF amplifier in series with a filter demodulator bandpass
IQ, chaque filtre de et un démodulateur IQ comprenant un intermédiaire (FI) en série avec un amplificateur faible bruit FI, le signal de l'oscillateur local du démodulateur IQ étant fourni par un oscillateur commandé en tension associé à une boucle à verrouillage de phase.IQ, each filter of and an IQ demodulator comprising an intermediate (IF) in series with a low noise IF amplifier, the signal of the local oscillator of the IQ demodulator being supplied by a voltage controlled oscillator associated with a phase locked loop .
Selon un mode de réalisation particulier, le module de traitement numérique comprend au moins une première matrice prédiffusée programmable (FPGA) esclave pour décoder les signaux provenant du module convertisseur analogique numérique et réaliser un calibrage, au moins une matrice prédiffusée programmable (FPGA) maître pour réaliser une synchronisation de l'au moins une première matrice prédiffusée programmable (FPGA) esclave et réaliser une transformée de Fourier inverse sur les signaux décodés par l'au moins une première matrice prédiffusée programmable (FPGA) esclave, au moins un processeur de signaux numériques pour réaliser un traitement d'image sur la transformée de Fourier inverse réalisée par la matrice prédiffusée programmable (FPGA) maître, et facultativement un ordinateur pour afficher l'image et piloter la matrice prédiffusée programmable (FPGA) maître et l'au moins une première matrice prédiffusée programmable (FPGA) esclave.According to a particular embodiment, the digital processing module comprises at least a first slave programmable pre-broadcast matrix (FPGA) for decoding the signals coming from the analog digital converter module and performing a calibration, at least one master programmable pre-broadcast matrix (FPGA) for synchronizing the at least one first programmable prediffused matrix (FPGA) and performing an inverse Fourier transform on the signals decoded by the at least one first programmable prediffused matrix (FPGA), at least one digital signal processor to perform image processing on the inverse Fourier transform performed by the master programmable pre-scattered matrix (FPGA), and optionally a computer for displaying the image and driving the master programmable pre-scattered matrix (FPGA) and the at least one first slave preprogrammed matrix (FPGA).
Selon un mode de réalisation particulier, le module de traitement numérique est configuré pour effectuer les étapes suivantes :According to a particular embodiment, the digital processing module is configured to perform the following steps:
voie du fréquence — déconvoluer les signaux provenant du module convertisseur analogique numérique ;frequency channel - deconvolve signals from the analog to digital converter module;
— corréler paire à paire les signaux issus de la déconvolution de l'étape précédente ;- correlate pair by pair the signals from the deconvolution of the previous step;
— calculer la fonction de visibilité du réseau d'antennes à partir de ladite corrélation paire à paire ; et — reconstruire la température de brillance caractérisant la zone à imager détectée à partir de ladite fonction de visibilité par transformée de Fourier inverse ou inversion matricielle.- calculate the visibility function of the antenna array from said pair-to-pair correlation; and - reconstruct the brightness temperature characterizing the area to be imaged detected from said visibility function by inverse Fourier transform or matrix inversion.
Selon un mode de réalisation particulier, le module de traitement numérique est configuré pour effectuer les étapes suivantes :According to a particular embodiment, the digital processing module is configured to perform the following steps:
— l'estimation directe des fonctions de visibilité par multiplication de chaque signal reçu du module convertisseur analogique numérique par son conjugué ;- direct estimation of visibility functions by multiplication of each signal received from the analog to digital converter module by its conjugate;
— la reconstruction de la température de brillance détectée partir de caractérisant la zone à imager ladite fonction de visibilité par transformée de Fourier inverse ou inversion matricielle.- reconstruction of the brightness temperature detected from characterizing the area to be imaged, said visibility function by inverse Fourier transform or matrix inversion.
L'invention a également pour objet un procédé d'imagerie d'un objet par un système d'imagerie radiométrique hyperfréquence passive tel que décrit cidessus, caractérisé par le fait qu'il comprend :The subject of the invention is also a method of imaging an object by a passive microwave radiometric imaging system as described above, characterized in that it comprises:
— l'acquisition de manière passive de la température de brillance d'un objet dans le domaine hyperfréquence par le réseau d'antennes du système d'imagerie radiométrique hyperfréquence passive ;- Passively acquiring the brightness temperature of an object in the microwave domain by the antenna array of the passive microwave radiometric imaging system;
— le calcul de la fonction de visibilité à partir des signaux acquis, par l'une parmi :- the calculation of the visibility function from the acquired signals, by one of:
— la déconvolution paire à paire des signaux acquis et le calcul de la fonction de visibilité à partir de ladite corrélation paire à paire, ou — l'estimation directe de la fonction de visibilité par multiplication de chaque signal reçu du module convertisseur analogique numérique par son conjugué et — la reconstruction de la température de brillance caractérisant la zone à imager détectée à partir de ladite fonction de visibilité par transformée de Fourier inverse ou inversion matricielle.- the pair-to-pair deconvolution of the acquired signals and the calculation of the visibility function from said pair-to-pair correlation, or - the direct estimation of the visibility function by multiplication of each signal received from the analog-to-digital converter module by sound conjugate and - the reconstruction of the brightness temperature characterizing the area to be imaged detected from said visibility function by inverse Fourier transform or matrix inversion.
Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, des modes de réalisation préférés, avec référence aux dessins annexés.To better illustrate the object of the present invention, there will be described below, by way of illustration and not limitation, preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings.
Sur ces dessins :In these drawings:
— la Figure d'imagerie est un radiométri schéma que fonctionnel hyperfréquence d'un système selon la présente invention ;- The imaging figure is a radiometric diagram that microwave functional of a system according to the present invention;
— les Figures 2a, 2b, et 2c représentent respectivement trois variantes du module de codage analogique passif du système d'imagerie de la Figure 1 ;- Figures 2a, 2b, and 2c respectively represent three variants of the passive analog coding module of the imaging system of Figure 1;
— la Figure 3 est un schéma fonctionnel des chaînes de conditionnement de signal en amont et en aval du codeur analogique passif du système d'imagerie de la Figure 1 ;- Figure 3 is a block diagram of the signal conditioning chains upstream and downstream of the passive analog coder of the imaging system of Figure 1;
— la Figure 4 est un schéma fonctionnel d'un module de traitement numérique du système d'imagerie de la Figure 1 ; et ίο la Figure 5 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation particulier du module de traitement numérique d'un système d'imagerie radiométrique selon la présente invention.- Figure 4 is a block diagram of a digital processing module of the imaging system of Figure 1; and ίο Figure 5 is a block diagram of a particular embodiment of the digital processing module of a radiometric imaging system according to the present invention.
Si l'on se réfère à la Figure 1, on peut voir qu'il est représenté un système d'imagerie 1 selon la présente invention.Referring to Figure 1, it can be seen that there is shown an imaging system 1 according to the present invention.
Le système d'imagerie comprend un réseau , dans le mode de sur la Figure 1, d'antennes 2 de réception hyperfréquence, un module de codage analogique passif 3, un module convertisseur analogique numérique 4 et un module de traitement numérique 5, afin de réaliser l'image d'une zone à imager 6.The imaging system comprises a network, in the mode of in FIG. 1, of microwave reception antennas 2, a passive analog coding module 3, an analog to digital converter module 4 and a digital processing module 5, in order to image the area to be imaged 6.
Le réseau d'antennes 2 est réalisation schématique représenté rectangulaire et uniforme, les antennes 2a étant disposées équidistantes à l'intérieur d'un rectangle, et générant des signaux hyperfréquences si, s2, sn, ..., sm. L'invention n'est toutefois pas limitée à cet égard, et le réseau d'antennes 2 n'est pas nécessairement uniforme et/ou rectangulaire : un réseau d'antennes 2 en T ou en Y est aussi envisagé dans le cadre de la présente invention. La disposition des antennes dans le réseau d'antennes 2 peut aussi être arbitrairement distribuée.The antenna array 2 is a schematic embodiment shown rectangular and uniform, the antennas 2a being arranged equidistant inside a rectangle, and generating microwave signals if, s2, sn, ..., sm. The invention is not however limited in this respect, and the antenna array 2 is not necessarily uniform and / or rectangular: an antenna array 2 in T or in Y is also envisaged in the context of the present invention. The arrangement of the antennas in the antenna array 2 can also be arbitrarily distributed.
Le plus petit espacement entre antennes dans le réseau d'antennes 2 fixe la taille maximale de la zone à imager 6 observable. Le plus grand espacement donne quant à lui la résolution spatiale (taille du pixel de l'image réseau d'antennes obtenue)The smallest spacing between antennas in the antenna array 2 fixes the maximum size of the observable area to be imaged 6. The larger spacing gives the spatial resolution (pixel size of the antenna array image obtained)
Les antennes du sont disposées pour pouvoir mettre en œuvre une technique de radiométrie (SAIR).The antennas of the are arranged to be able to implement a radiometry technique (SAIR).
synthèse d'ouverture interférométrique ππ interferometric aperture synthesis
Le réseau d'antennes 2 est relié fonctionnellement au codeur analogique passif 3.The antenna array 2 is functionally connected to the passive analog encoder 3.
Le codeur analogique passif 3 est un dispositif qui permet de réduire le nombre de signaux radiofréquences issus des antennes du réseau d'antennes 2 à traiter, en codant de manière analogique sur une ou plusieurs sorties du codeur analogique passif 3 plusieurs entrées du codeur analogique passif 3. Chaque entrée du codeur analogique passif 3 (correspondant à une antenne du réseau d'antennes 2) passe dans un canal unique du codeur analogique passif 3 et subit sur celui-ci une transformation de manière passive, chaque signal subissant dans le codeur analogique passif 3 une transformation différente, illustrée sur la Figure 1 par le canal (réponse impulsionnelle) correspondant cl, c2, en, ..., cm.The passive analog encoder 3 is a device which makes it possible to reduce the number of radio frequency signals originating from the antennas of the antenna array 2 to be processed, by coding analogically on one or more outputs of the passive analog encoder 3 several inputs of the passive analog encoder 3. Each input of the passive analog encoder 3 (corresponding to an antenna of the antenna array 2) passes through a single channel of the passive analog encoder 3 and undergoes a passive transformation thereon, each signal undergoing in the analog encoder passive 3 a different transformation, illustrated in Figure 1 by the corresponding channel (impulse response) cl, c2, into, ..., cm.
Le codeur analogique passif 3 code analogiquement l'information reçue de chaque antenne du réseau d'antennes 2 : les signaux reçus par les antennes 2a sont convolués par les réponses impulsionnelles (orthogonales ou décorrélées entre elles) du codeur analogique passif 3. On réalise ensuite une sommation, qui peut être directe ou par l'intermédiaire d'un ou plusieurs sommateurs.The passive analog encoder 3 analogically codes the information received from each antenna of the antenna array 2: the signals received by the antennas 2a are convolved by the impulse responses (orthogonal or uncorrelated with each other) from the passive analog encoder 3. Next, a summation, which can be direct or through one or more summers.
Le signal codé sur chaque voie du codeur analogique passif 3 est décorrélé des autres voies : une diversité temporelle ou fréquentielle est créée. Idéalement, l'autocorrélation du code doit tendre vers un Dirac dans le domaine temporel, et l'intercorrélation de deux signaux codés sur deux voies différentes du codeur analogique passif 3 doit tendre vers 0.The coded signal on each channel of the passive analog encoder 3 is decorrelated from the other channels: a time or frequency diversity is created. Ideally, the autocorrelation of the code should tend towards a Dirac in the time domain, and the intercorrelation of two signals coded on two different channels of the passive analog encoder 3 should tend towards 0.
Il est important de noter que dans le cadre de la présente invention, le codeur analogique passif 3 ne nécessite pas d'électronique de commande pour coder les signaux reçus par chaque antenne du réseau d'antennes 2. Le codage est intrinsèque au composant passif, qui possède des fonctions de transfert décorrélées pour chacune de ses voies. Il n'est donc pas nécessaire de générer électroniquement des codes.It is important to note that in the context of the present invention, the passive analog coder 3 does not require control electronics to code the signals received by each antenna of the antenna array 2. The coding is intrinsic to the passive component, which has decorrelated transfer functions for each of its channels. It is therefore not necessary to generate codes electronically.
Plusieurs codeurs analogiques passifs peuvent être envisagés dans le cadre de la présente invention.Several passive analog encoders can be envisaged in the context of the present invention.
Selon une première variante envisagée, le codeur analogique passif est mis en œuvre par une cavité surdimensionnée planaire ou volumique, monocouche ou multicouche. Une cavité surdimensionnée est une cavité résonante qui possède une diversité modale suffisante pour que les différentes fonctions de transfert soient décorrélées et que l'autocorrélation soit optimale. Son facteur de qualité doit être le plus élevé possible pour que l'occupation spectrale de chaque mode soit la plus fine possible, l'objectif étant d'éviter le recouvrement modal en fréquence qui engendrerait une perte de diversité et donc une dégradation des propriétés de corrélation.According to a first variant envisaged, the passive analog encoder is implemented by an oversized planar or volume, monolayer or multilayer cavity. An oversized cavity is a resonant cavity which has sufficient modal diversity for the different transfer functions to be decorrelated and for autocorrelation to be optimal. Its quality factor must be as high as possible so that the spectral occupancy of each mode is as fine as possible, the objective being to avoid modal overlap in frequency which would cause a loss of diversity and therefore a degradation of the properties of correlation.
Par l'expression « cavité surdimensionnée », on entend une fréquence minimale de fonctionnement > 3*f0 à 6*f0, fO étant la fréquence de fonctionnement du mode fondamental de la cavité surdimensionnée. En outre lesThe expression "oversized cavity" means a minimum operating frequency> 3 * f0 to 6 * f0, fO being the operating frequency of the fundamental mode of the oversized cavity. In addition the
surdimensionnée dépend du nombre d'antennes, de la bande passante utilisée et de son facteur de qualité. L'homme du métier saura optimiser ces paramètres par une simulation électromagnétique. De telles optimisations peuvent être réalisées en se basant sur la publication de D. A. Hill « Electromagnetic Fields in Cavities: Deterministic and Statistical Théories, 2009, IEEE Press » (Champs électromagnétiques dans des cavités : Théories déterministes et statistiques) . Des logiciels qui peuvent être utilisés pour de telles simulations sont par exemple les logiciels CST microwave studio ®, FEKO ® ou encore HFSS ® de la société ANSYS.oversized depends on the number of antennas, the bandwidth used and its quality factor. Those skilled in the art will be able to optimize these parameters by electromagnetic simulation. Such optimizations can be made based on the publication by D. A. Hill "Electromagnetic Fields in Cavities: Deterministic and Statistical Theories, 2009, IEEE Press" (Electromagnetic fields in cavities: Deterministic and statistical theories). Software which can be used for such simulations are for example CST microwave studio®, FEKO® or even HFSS® software from the company ANSYS.
Selon une deuxième variante envisagée, le codeur analogique passif est mis en œuvre par une cavité chaotique planaire ou volumique, monocouche ou multicouche.According to a second variant envisaged, the passive analog coder is implemented by a planar or volume chaotic cavity, monolayer or multilayer.
Une cavité chaotique est une cavité surdimensionnée comme dans la première variante, dans laquelle on a amélioré la diversité modale par la forme de la cavité ou par ajout de diffuseurs dans celle-ci pour lui donner des propriétés ergodiques. La dégénérescence modale est rendue minimale (nombre de modes à la même fréquence minimal) par rapport à une cavité surdimensionnée. En outre, la diffusion du champ est augmentée dans une cavité chaotique par rapport à une cavité surdimensionnée.A chaotic cavity is an oversized cavity as in the first variant, in which the modal diversity has been improved by the shape of the cavity or by the addition of diffusers therein to give it ergodic properties. Modal degeneration is made minimal (number of modes at the same minimum frequency) compared to an oversized cavity. In addition, the diffusion of the field is increased in a chaotic cavity compared to an oversized cavity.
Dans les première et deuxième variantes, les cavités peuvent être planaires (circuit imprimé métallisé) ou volumiques, monocouches ou multicouches.In the first and second variants, the cavities can be planar (metallized printed circuit) or solid, monolayer or multilayer.
Pour les première et deuxième variantes, on peut utiliser une unique sortie de la cavité sur laquelle toutes les sorties sont codées, ou utiliser plus d'une sortie, afin d'associer à la diversité fréquentielle une diversité spatiale.For the first and second variants, it is possible to use a single output of the cavity on which all the outputs are coded, or to use more than one output, in order to associate with the frequency diversity a spatial diversity.
L'avantage des première et deuxième variantes est que les réponses de la cavité restent stables dans le temps, contrairement à une architecture utilisant une électronique de commande pour coder les signaux, ce qui est un point sensible dans le domaine d'application de l'invention, à savoir la radiométrie hyperfréquence.The advantage of the first and second variants is that the responses of the cavity remain stable over time, unlike an architecture using control electronics to code the signals, which is a sensitive point in the field of application of the invention, namely microwave radiometry.
Un autre avantage des première et deuxième variantes est que le codage passif est réalisé instantanément, contrairement encore une fois à l'utilisation d'une électronique de commande pour coder les signaux sur plusieurs symboles, où la durée de codage dépend de la vitesse de modulation de phase.Another advantage of the first and second variants is that passive coding is carried out instantaneously, once again unlike the use of control electronics for coding signals on several symbols, where the coding duration depends on the modulation speed phase.
La Figure 2a représente schématiquement à titre d'exemple non limitatif une cavité chaotique 7, de forme parallélépipédique, le caractère chaotique étant obtenu par ajout d'un diffuseur sphérique 7a dans l'un des coins de la cavité chaotique 7.FIG. 2a schematically represents by way of nonlimiting example a chaotic cavity 7, of parallelepiped shape, the chaotic character being obtained by adding a spherical diffuser 7a in one of the corners of the chaotic cavity 7.
Selon une troisième variante représentée sur la Figure 2b, le codeur analogique passif 3 est réalisé par association de lignes à retard microondes ou optiques et d'un ou plusieurs sommateurs. Pour cette variante, chaque entrée du codeur analogique passif 3 correspondant à une antenne du réseau d'antennes 2 est envoyée sur un canal Cl, .., Cn, chaque voie Cl, .., Cn ayant un retard différent de celui des autres voies.According to a third variant shown in Figure 2b, the passive analog encoder 3 is produced by association of microwave or optical delay lines and one or more summers. For this variant, each input of the passive analog encoder 3 corresponding to an antenna of the antenna array 2 is sent on a channel Cl, .., Cn, each channel Cl, .., Cn having a delay different from that of the other channels .
Les voies de sortie des canaux Cl, .., Cn sont envoyées sur un sommateur S, la sortie du sommateur S correspondant à la sortie du codeur analogique passif 3.The output channels of the channels Cl, .., Cn are sent to an adder S, the output of the adder S corresponding to the output of the passive analog encoder 3.
Il est à noter que le codeur analogique passif 3 pourrait avoir plusieurs sorties, chacune associée à un sommateur, chaque entrée étant alors dirigée sur l'une des sorties (l'un des sommateurs) du codeur analogique passif 3.It should be noted that the passive analog coder 3 could have several outputs, each associated with a summator, each input then being directed to one of the outputs (one of the summers) of the passive analog coder 3.
Selon une quatrièm Figure 2c, le codeur analog: association de filtres de plusieurs sommateurs S. Pour du codeur analogique passif du réseau d'antennes 2 es fonction de transfert Cl s variante représentée sur la .que passif 3 est réalisé par codage passifs et d'un ou cette variante, chaque entrée correspondant à une antenne ; envoyée sur un filtre deAccording to a fourth Figure 2c, the analog coder: association of filters of several summers S. For the passive analog coder of the antenna array 2 is transfer function Cl s variant shown on the .que passive 3 is achieved by passive coding and d 'one or this variant, each input corresponding to an antenna; sent on a filter of
Cn, chaque voie ClCn, each channel Cl
Cn ayant un codage de fréquence différent de celui des autres voies.Cn having a frequency coding different from that of the other channels.
En sortie, les voies de sorties de chaque filtre de fonction de transfert Cl, Cn sont envoyées sur un sommateur S, la sortie du sommateur S correspondant à la sortie du codeur analogique passif 3.At the output, the output channels of each transfer function filter Cl, Cn are sent to an adder S, the output of the adder S corresponding to the output of the passive analog encoder 3.
Il est à noter que le codeur analogique passif 3 pourrait avoir plusieurs sorties, chacune associée à un sommateur, chaque entrée étant alors dirigée sur l'une des sorties (l'un des sommateurs) du codeur analogique passif 3.It should be noted that the passive analog coder 3 could have several outputs, each associated with a summator, each input then being directed to one of the outputs (one of the summers) of the passive analog coder 3.
Pour chaque variante, il est donc possible d'avoir dans le module de codage analogique passif 3 soit un codeur analogique passif ayant une ou plusieurs sorties, soit plusieurs codeurs analogiques passifs ayant chacun une ou plusieurs sorties, chaque codeur analogique passif étant dans ce cas associé à un sous-réseau du réseau d'antennes .For each variant, it is therefore possible to have in the passive analog coding module 3 either a passive analog coder having one or more outputs, or several passive analog coders each having one or more outputs, each passive analog coder in this case associated with a sub-network of the antenna network.
Chaque sortie du module de codage analogique passif est reliée à une entrée du module convertisseur analogique numérique 4.Each output of the passive analog coding module is connected to an input of the analog digital converter module 4.
Le module convertisseur analogique numérique 4 comprend autant de voies que d'entrées, chaque voie portant un convertisseur analogique numérique. Dans une approche à 1 bit, chaque convertisseur analogique numérique peut par exemple être constitué par un comparateur 1 bit.The analog to digital converter module 4 comprises as many channels as there are inputs, each channel carrying an analog to digital converter. In a 1-bit approach, each analog-to-digital converter can for example be constituted by a 1-bit comparator.
Il est à noter, comme représenté en Figure 3, que des chaînes de conditionnement de signal sont de préférence disposées en amont et en aval du module de codage analogique passif 3.It should be noted, as shown in FIG. 3, that signal conditioning chains are preferably arranged upstream and downstream of the passive analog coding module 3.
Une première chaîne de conditionnement de signal est disposée entre chaque antenne du réseau d'antennes 2 et le module de codage analogique passif 3.A first signal conditioning chain is arranged between each antenna of the antenna array 2 and the passive analog coding module 3.
Dans une première variante représentée sur la Figure 3, la première chaîne de conditionnement de signal comprend un commutateur unipolaire bidirectionnel (SPDT) 8In a first variant represented in FIG. 3, the first signal conditioning chain comprises a two-way unipolar switch (SPDT) 8
module de codage analogique passif 3.passive analog coding module 3.
Selon une deuxième variante non représentée, la première chaîne de conditionnement de signal peut comprendre un premier amplificateur faible bruit RF, un abaisseur de fréquence et un second amplificateur faible bruit RF, montés dans cet ordre en série depuis l'antenne vers l'entrée correspondante du module de codage analogique passif.According to a second variant not shown, the first signal conditioning chain can comprise a first low noise RF amplifier, a frequency step-down and a second low noise RF amplifier, connected in this order in series from the antenna to the corresponding input of the passive analog coding module.
Une deuxième chaîne de conditionnement de signal est disposée entre le module de codage analogique passif 3 et le module convertisseur analogique numérique 4, et comprend un amplificateur faible bruit RF 12 en série avec un filtre passe-bande 13 et un démodulateur IQ 14, chaque voie du démodulateur IQ 14 comprenant un filtre de fréquence intermédiaire (FI) 15 en série avec un amplificateur faible bruit FI 16, le signal de l'oscillateur local du démodulateur IQ 14 étant fourni par un oscillateur commandé en tension 17 associé à une boucle à verrouillage de phase 18, les signaux I et Q issus de la deuxième chaîne de conditionnement étant numérisés par la suite par les convertisseurs analogique numérique du module convertisseur analogique numérique 4.A second signal conditioning chain is disposed between the passive analog coding module 3 and the analog digital converter module 4, and comprises a low noise RF amplifier 12 in series with a bandpass filter 13 and an IQ demodulator 14, each channel. of the IQ demodulator 14 comprising an intermediate frequency (IF) filter 15 in series with a low noise IF amplifier 16, the signal of the local oscillator of the IQ demodulator 14 being supplied by a voltage controlled oscillator 17 associated with a locking loop phase 18, the signals I and Q coming from the second conditioning chain being subsequently digitized by the analog-to-digital converters of the analog-to-digital converter module 4.
Les première et deuxième chaînes de conditionnement de signal permettent d'avoir un niveau de signal suffisant en amont du module convertisseur analogique numérique 4.The first and second signal conditioning chains make it possible to have a sufficient signal level upstream of the analog-to-digital converter module 4.
Si l'on se réfère maintenant à la Figure 4, on peut voir que l'on y a représenté un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple mais non limitatif, du module de traitement numérique 5 selon la présente invention.If we now refer to Figure 4, we can see that there is shown a block diagram of an embodiment, given by way of example but not limiting, of the digital processing module 5 according to the present invention.
Les entrées du module de traitement numérique 5 sont reliées à la sortie ou aux sorties du module convertisseur analogique numérique 4.The inputs of the digital processing module 5 are connected to the output or outputs of the analog digital converter module 4.
Chaque entrée du module de traitement numérique 5 correspond à une entrée de type émetteur/récepteur (transceiver) d'une matrice prédiffusée programmable (FPGA) 19 associée entre autres à un bloc de mémoire vive dynamique (DDR) 20, un port corn Ethernet 20 et des convertisseurs numériques analogiques (CNA) 12 à 16 bits 23, l'ensemble du module de traitement numérique 5 étant synchronisé par une horloge 22.Each input of the digital processing module 5 corresponds to an input of the transmitter / receiver (transceiver) type of a programmable prediffused matrix (FPGA) 19 associated inter alia with a block of dynamic random access memory (DDR) 20, an Ethernet corn port 20 and analog digital converters (DAC) 12 to 16 bits 23, the whole of the digital processing module 5 being synchronized by a clock 22.
Le code VHDL du FPGA 19 est programmé pour décoder les signaux numérisés provenant de chaque sortie du module convertisseur analogique numérique 4, qui correspond à une sortie du module de codage analogique passif 3. Le code VHDL inclut également des opérations de calibrage in situ permettant de corriger les variations de la fonction de transfert de chaque voie issue du module de codage analogique passif 3 dues à des variations de température ou au bruit basses fréquences des amplificateurs faibles bruits 10, 12, 16. Cette étape de calibrage peut nécessiter entre autres le contrôle de commutateurs hyperfréquences, de la polarisation des amplificateurs faible bruit 10, 12, 16, d'où la présence des CNA 23.The VHDL code of FPGA 19 is programmed to decode the digitized signals coming from each output of the analog to digital converter module 4, which corresponds to an output of the passive analog coding module 3. The VHDL code also includes in situ calibration operations making it possible to correct the variations in the transfer function of each channel from the passive analog coding module 3 due to temperature variations or to low frequency noise from the low noise amplifiers 10, 12, 16. This calibration step may require, among other things, checking microwave switches, the polarization of low noise amplifiers 10, 12, 16, hence the presence of DACs 23.
En fonction du nombre de codeurs analogiques passifs dans le module de codage analogique passif 3 et de la complexité du code implémenté, plusieurs FPGA peuvent être utilisés dans le module de traitement numérique 5, sachant qu'un FPGA sera pris en tant que maître et les autres FPGA en esclave pour la synchronisation.Depending on the number of passive analog coders in the passive analog coding module 3 and the complexity of the code implemented, several FPGAs can be used in the digital processing module 5, knowing that one FPGA will be taken as master and the other slave FPGAs for synchronization.
Un tel mode de réalisation est représenté sur la Figure 5, et comprend 4 FPGA esclaves 24, 25, 26 et 27, pour décoder les signaux de l'ensemble des voies et réaliser un calibrage in-situ, comme indiqué plus haut, et un FPGA maître 28 associé à un dispositif de traitement de signaux numériques (DSP) 29, le FPGA maître 28 étant configuré pour synchroniser et réaliser le traitement de transformée de Fourier inverse, comme indiqué plus en détail ci-après, le DSP 29 étant pour un traitement d'image final. Un PC 30 permet de piloter l'ensemble et d'afficher l'image sur un moniteur (non représenté) et d'apporter des compléments de traitement à l'image.Such an embodiment is shown in Figure 5, and includes 4 slave FPGAs 24, 25, 26 and 27, to decode the signals of all the channels and carry out an in-situ calibration, as indicated above, and a Master FPGA 28 associated with a digital signal processing device (DSP) 29, the master FPGA 28 being configured to synchronize and carry out the inverse Fourier transform processing, as indicated in more detail below, the DSP 29 being for a final image processing. A PC 30 makes it possible to control the assembly and to display the image on a monitor (not shown) and to provide additional processing to the image.
Les différents calculs permettant de reconstituer l'image de la zone à imager vont maintenant être décrits plus en détail.The various calculations used to reconstruct the image of the area to be imaged will now be described in more detail.
Comme indiqué plus haut, l'objet du système d'imagerie 1 selon la présente invention est de mesurer la fonction de visibilité qui, dans le cas idéal, est la transformée de Fourier de l'image de la température de brillance de la zone à imager 6, qui correspond à l'image de la zone à imager observée.As indicated above, the object of the imaging system 1 according to the present invention is to measure the visibility function which, in the ideal case, is the Fourier transform of the image of the brightness temperature of the area to be imager 6, which corresponds to the image of the area to be imaged observed.
Les signaux reçus par chaque antenne 2a du réseau d'antennes 2 sont codés par les fonctions de transfert du module de codage analogique passif 3.The signals received by each antenna 2a of the antenna array 2 are coded by the transfer functions of the passive analog coding module 3.
Dans ce qui suit, par souci de simplification des équations, certaines relations seront exprimées dans le domaine fréquentiel.In what follows, for the sake of simplification of the equations, certain relations will be expressed in the frequency domain.
Ainsi, on considère qu'un signal émis s(t) a pour spectre S(f) :Thus, we consider that a signal emitted s (t) has spectrum S (f):
S'. fl . F si i i (1) où F[] désigne la transformée de Fourier.S '. fl. F if i i (1) where F [] denotes the Fourier transform.
Dans un exemple des traitements numériques développé ci-après, on ne considère qu'une voie de sortie du codeur analogique passif 3 et N voies d'entrées correspondant aux N antennes, mais les équations peuvent être facilement généralisables au cas d'un système N entrées vers M sorties du codeur analogique passif. Le signal unique ainsi mesuré à la sortie du module de codage analogique passif 3 est donné par l'équation :In an example of the digital processing developed below, only one output channel of the passive analog encoder 3 and N input channels corresponding to the N antennas are considered, but the equations can be easily generalized in the case of an N system. inputs to M outputs of the passive analog encoder. The single signal thus measured at the output of the passive analog coding module 3 is given by the equation:
SmeS^) = ^sJt)^CnCt) (2) nS meS ^) = ^ sJt) ^ C n Ct) (2) n
où smes(t) représente le signal mesuré en sortie du module convertisseur analogique numérique 4, san(t) le signal reçu par l'antenne n et cn(t) la nième réponse impulsionnelle de la cavité surdimensionnée , et où l'opérateur (*) est l'opérateur de convolution. Cette opération peut également s'écrire sous la forme d'une simple multiplication dans le domaine fréquentiel :where s mes (t) represents the signal measured at the output of the analog digital converter module 4, s an (t) the signal received by the antenna n and c n (t) the nth impulse response of the oversized cavity, and where l operator (*) is the convolution operator. This operation can also be written in the form of a simple multiplication in the frequency domain:
Sm,(f) = YSJf)»Cn(f) (3) nS m , (f) = YSJf) »C n (f) (3) n
Les première et deuxième chaînes de conditionnement et le module convertisseur analogique numérique 4 peuvent être modélisés par une fonction de transfert tenant compte des fonctions de transfert de tous les éléments. Cela permet une transposition du signal complexe mesuré en bande de base pour le traitement numérique.The first and second conditioning chains and the analog to digital converter module 4 can be modeled by a transfer function taking into account the transfer functions of all the elements. This allows the complex signal measured to be transposed into baseband for digital processing.
On note Hrec la fonction de transfert de cet ensemble modélisé. Ainsi le signal en bande de base sbd(t) mesuré s'écrit donc :We denote by H rec the transfer function of this modeled set. Thus the baseband signal s bd (t) measured is therefore written:
w il'; — m i » s b >d Π,1 » (, Ή ( 4 ) g,.,.. j f : .s..... i î’ i f ;· - 5,,„ ; fi . < ( 5 )w it '; - mi »sb> d Π, 1 » ( , Ή (4) g,., .. jf: .s ..... i î 'if; · - 5 ,, „; fi. <(5)
Pour une simplicité d'écriture, cette équation peut se représenter sous forme de produit matriciel :For simplicity of writing, this equation can be represented in the form of a matrix product:
Su = < ( 6} où Crec = C(f)Hrec(f) est la fonction de transfert de l'ensemble mesurée à la sortie de l'ensemble. Le signal en bande de base mesuré dépend donc des signaux réellement mesurés par les antennes et des fonctions de transfert du module de codage analogique passif 3 et de l'ensemble chaînes de conditionnement + module convertisseur analogique numérique 4.Su = < (6} where C rec = C (f) H rec (f) is the transfer function of the set measured at the output of the set. The measured baseband signal therefore depends on the signals actually measured by the antennas and transfer functions of the passive analog coding module 3 and of the set of conditioning chains + analog digital converter module 4.
Le module de traitement numérique 5 comporte trois étapes essentielles, la déconvolution des signaux mesurés par les antennes, le calcul des fonctions de visibilité et la reconstruction de la température de brillance caractérisant la zone à imager 6 . On décrit ciaprès trois méthodes possibles de reconstruction de la température de bruit d'une source.The digital processing module 5 comprises three essential steps, the deconvolution of the signals measured by the antennas, the calculation of the visibility functions and the reconstruction of the brightness temperature characterizing the area to be imaged 6. Three possible methods of reconstructing the noise temperature of a source are described below.
1.1 - Déconvolution des signaux reçus par les antennes1.1 - Deconvolution of the signals received by the antennas
Le système d'équations (6) est un système linéaire présentant plus d'inconnues que d'équations. Dans le cas où l'on considère un codeur à N voies d'entrées et M voies de sorties, Crec sera une matrice Μ χ N , Sta un vecteur de longueur M et Sa est un vecteur de longueur N avec N > Μ, M étant le nombre de ports de sortie du module de codage analogique passif 3 et N le nombre d'antennes du réseau d'antennes 2. Dans cet exemple, on suppose que M = 1.The system of equations (6) is a linear system with more unknowns than equations. In the case where we consider a coder with N input channels and M output channels, C rec will be a matrix Μ χ N, Sta a vector of length M and S a is a vector of length N with N> Μ , M being the number of output ports of the passive analog coding module 3 and N being the number of antennas of the antenna array 2. In this example, it is assumed that M = 1.
Si [CrecC*rec] est inversible, alors le système admet une infinité de solutions, et on dit de ce système qu'il est mal posé. Il existe plusieurs méthodes permettant la déconvolution des signaux captés par les antennes 2a, la méthode la plus simple étant celle du retournement temporel. Cependant, cette méthode ne compense que la phase due à la réponse de module de codage analogique passif 3. La méthode de régularisation à norme minimale permet quant à elle de compenser à la fois la phase et l'amplitude de Crec · La régularisation de MoorePenrose permet une minimisation de la norme I2 définie par :If [C rec C * re c] is invertible, then the system admits an infinity of solutions, and we say of this system that it is badly posed. There are several methods allowing the deconvolution of the signals picked up by the antennas 2a, the simplest method being that of time reversal. However, this method only compensates for the phase due to the response of the passive analog coding module 3. The regularization method with minimum standard makes it possible to compensate for both the phase and the amplitude of C rec · The regularization of MoorePenrose allows minimization of the I 2 standard defined by:
v i ( 7 ) s,,j·' ' Z__fv i (7) s ,, j · '' Z__f
P,- JP, - J
Ce terme s'apparente le plus souvent à l'énergie du signal Sa. Cette méthode, communément appelée méthode des moindres carrés, permet de minimiser cette énergie. La solution explicite s'écrit donc :This term most often relates to the energy of the signal S a . This method, commonly known as the least squares method, makes it possible to minimize this energy. The explicit solution is therefore written:
i ç,, ~ î , i f ) 1 (θ )i ç ,, ~ î, if) 1 (θ)
Cependant, si les signaux sont bruités, le terme CrecC*rec peut être mal conditionné, ainsi l'inverse peut engendrer des erreurs d'estimation importantes de C+rec et donc des signaux reçus par les antennes 2a.However, if the signals are noisy, the term C re cC * rec may be poorly conditioned, so the reverse can cause significant estimation errors of C + rec and therefore of the signals received by the antennas 2a.
Afin de seuiller le niveau du bruit, la technique de régularisation au sens Tikhonov peut être utilisée. Elle permet de rendre minimale la fonction objective admettant pour solution explicite :In order to limit the noise level, the Tikhonov sense regularization technique can be used. It makes it possible to minimize the objective function admitting for explicit solution:
c+eit = (7..if. {.·η >. (9) où I est une matrice identité et μ est le paramètre de régularisation servant de seuillage du niveau du bruit. Il permet d'éviter les erreurs d'inversion de trop faibles valeurs du bruit additif et du bruit d'intercorrélation entre les voies du module de codage analogique passif 3. L'inconvénient de cette méthode est le choix approprié du paramètre de régularisation. Des méthodes de régularisation itératives, rapides et efficaces peuvent également être utilisées, telles que des algorithmes du gradient conjugué (voir K.-C. Toh and S. Yun, « An accelerated proximal gradient algorithm for nuclear norm regularized linear least squares problems », Pacific Journal of Optimization, vol. 6, no. 615-640, p. 15, 2010) qui résolvent des problèmes de type « poursuite de base », des algorithmes de type Hogbom's Clean (voir T. Fromenteze, E. Kpre, D. Carsenat, and C. Decroze, « Clean Deconvolution Applied to Passive Compressed Beamforming », Progress Inc + = eit (7..if. {. · η>. (9) where I is an identity matrix and μ is the regularization parameter for thresholding level of noise. It avoids inversion errors too low values of the additive noise and of the intercorrelation noise between the channels of the passive analog coding module 3. The disadvantage of this method is the appropriate choice of the regularization parameter. Iterative, fast and efficient regularization methods can also be used, such as conjugate gradient algorithms (see K.-C. Toh and S. Yun, "An accelerated proximal gradient algorithm for nuclear norm regularized linear least squares problems", Pacific Journal of Optimization, vol. 6, no. 615 -640, p. 15, 2010) which solve problems of the “basic pursuit” type, algorithms of the Hogbom's Clean type (see T. Fromenteze, E. Kpre, D. Carsenat, and C. Decroze, “Clean Deconvolution Applied to Passive Compressed Beamforming ", Progress in
Electromagnetics Research C, vol. 56, pp. 163-172, 2015).Electromagnetics Research C, vol. 56, pp. 163-172, 2015).
Contrairement aux méthodes de régularisation de la norme I2, ces méthodes n'admettent pas de solutions explicites. Les conditions de convergence et d'arrêt de l'algorithme sont fixées par l'utilisateur. Il est rappelé que le processus de déconvolution sera d'autant plus performant que la bande passante du module de codage analogique passif 3 (et donc de la chaîne de réception) sera grande. Ceci n'est a priori pas compatible avec la technique SAIR conventionnelle qui doit respecter la bande de cohérence du canal. Le système ne doit pas posséder une résolution temporelle suffisante pour distinguer le décalage temporel entre deux parcours sources-antennes.Unlike the regularization methods of standard I 2 , these methods do not admit of explicit solutions. The convergence and stop conditions of the algorithm are set by the user. It is recalled that the deconvolution process will be all the more efficient the higher the bandwidth of the passive analog coding module 3 (and therefore of the reception chain). This is a priori not compatible with the conventional SAIR technique, which must respect the channel coherence band. The system must not have sufficient time resolution to distinguish the time difference between two source-antenna paths.
Dans ce modèle, nous utiliserons la méthode des moindres carrés pour laquelle μ = 0. Les signaux mesurés par les antennes peuvent donc être estimés via l'équation :In this model, we will use the method of least squares for which μ = 0. The signals measured by the antennas can therefore be estimated via the equation:
(10) d „ - * ·ν«··(10) d „- * · ν “ ··
(.(.
Idéalement, le produit C+recpCrec = U ainsi le signal reconstruit est parfaitement identique à celui reçu par les antennes. Les composantes en phase et en quadrature pour l'antenne i sont données par :Ideally, the product C + recpC re c = U so the reconstructed signal is perfectly identical to that received by the antennas. The phase and quadrature components for antenna i are given by:
ffi . = api (11) (12)ffi. = api (11) (12)
1.2 - Calcul de la fonction de visibilité complexe1.2 - Calculation of the complex visibility function
Le signal complexe ainsi estimé peut être utilisé pour le calcul de la fonction de visibilité sur chaque voie (I, Q) , à savoir Vz et VQ. Pour chaque fréquence spatiale (Uij, Vij) associée au couple d'antennes (i, j), la fonction de visibilité est calculée par la corrélation des signaux complexes :The complex signal thus estimated can be used for the calculation of the visibility function on each channel (I, Q), namely V z and V Q. For each spatial frequency (Uij, Vij) associated with the pair of antennas (i, j), the visibility function is calculated by the correlation of the complex signals:
dd
- «/μι λ id (13;- "/ μι λ id (13;
(14;(14;
où l'opérateur <’i|d u j .<! > temporelle. Ceci revient opération de corrélation. La fonction de visibilité complexe peut donc être obtenue par l'équation suivante :where the operator <' i | duj. <! > temporal. This is the correlation operation. The complex visibility function can therefore be obtained by the following equation:
Λ représente l'intégration à faire mathématiquement uneΛ represents the integration to make mathematically a
Vl f>. ri — V/li i fi. l’i (15)Vl f>. ri - V / li i fi. i (15)
Cette opération peut se faire aussi bien dans le domaine temporel que dans le domaine fréquentiel : il convient juste de remplacer la dimension temporelle par les fréquences.This operation can be done both in the time domain and in the frequency domain: it is just appropriate to replace the temporal dimension by the frequencies.
Le codage des signaux reçus par les fonctions des canaux engendre inévitablement des erreurs sur la phase et sur le module de la fonction de visibilité reconstruite. Les pics plus prononcés qui apparaissent dans le module des fonctions de visibilité du système selon l'invention sont dus aux fonctions d'autocorrélation des canaux du module de codage analogique passif 3. Ils apparaissent dans la fonction de décorrélation spatiale aussi appelée « Lavage des franges ». Cette fonction peut être décrite d'une manière générale par l'équation suivante :The coding of the signals received by the channel functions inevitably generates errors on the phase and on the module of the reconstructed visibility function. The more pronounced peaks which appear in the visibility functions module of the system according to the invention are due to the autocorrelation functions of the channels of the passive analog coding module 3. They appear in the spatial decorrelation function also called “Washing of the fringes " This function can be described in general by the following equation:
ι.,’.ιΐ-'''! I /.(/-/:/)1./ 1 * f// (16) avec (17) ι., '. ιΐ-'''! I /.(/-/:/)1./ 1 * f // (16) with (17)
Idéalement Ii et Ij sont des matrices identité. Cependant, dans la pratique, l'estimation n'est pas parfaite ce qui rend la fonction de « Lavage des franges » complexe et vient par la suite pondérer les valeurs de la fonction de visibilité. Ces coefficients complexes atténuent fortement le module de la fonction de visibilité du système selon l'invention.Ideally Ii and Ij are identity matrices. However, in practice, the estimation is not perfect, which makes the “Washing of the fringes” function complex and then comes to weight the values of the visibility function. These complex coefficients strongly attenuate the modulus of the visibility function of the system according to the invention.
Pour une meilleure reconstruction de la température de brillance, la fonction de décorrélation spatiale doit être prise en compte. Une autre solution permettant de rendre minimale l'influence de la fonction de décorrélation spatiale est l'estimation directe des fonctions de visibilité, comme décrit ci-après.For a better reconstruction of the brightness temperature, the spatial decorrelation function must be taken into account. Another solution making it possible to minimize the influence of the spatial decorrelation function is the direct estimation of the visibility functions, as described below.
- Estimation directe de la fonction de visibilité complexe- Direct estimation of the complex visibility function
Dans ce qui précède, la fonction de visibilité a été calculée en deux étapes distinctes, la première étape étant un processus de déconvolution pour estimer les signaux reçus par les antennes, codés par les canaux du module de codage analogique passif 3 et la seconde étape étant le calcul des visibilités complexes. Il est possible de retrouver les fonctions de visibilité en multipliant le signal reçu derrière le convertisseur analogique numérique par son conjugué. Ceci revient à calculer la puissance du signal mesuré à la sortie du récepteur. Le développement mathématique fait apparaître le terme de la fonction de visibilité utile à la reconstruction de la température.In the above, the visibility function has been calculated in two distinct steps, the first step being a deconvolution process to estimate the signals received by the antennas, encoded by the channels of the passive analog coding module 3 and the second step being the calculation of complex visibilities. It is possible to find the visibility functions by multiplying the signal received behind the analog-to-digital converter by its conjugate. This amounts to calculating the power of the signal measured at the output of the receiver. The mathematical development reveals the term of the visibility function useful for the reconstruction of the temperature.
P s-..i · .S',,.P s - .. i · .S ',,.
(18)(18)
On considère le cas très simple de deux antennes recevant les signaux Sa2 et Sa2. La fonction de visibilité associée à ce couple d'antenne est notée V12 =< Sa2. S*a2 >. Le signal reçu à la sortie du composant est tel que :We consider the very simple case of two antennas receiving the signals S a2 and S a2 . The visibility function associated with this antenna couple is denoted V 12 = <S a2 . S * a2 >. The signal received at the component output is such that:
di.,| t ( ., (19)di., | t (., (19)
La puissance est donnée par :The power is given by:
;C,, î ' w-l iF.-i f L,·, s'„. i g',,,,- r,,, .y • <' 1. . i .1.. , S. I F (2o:; C ,, î 'w-l iF.-i f L, ·, s' „. i g ',,,, - r ,,, .y • <' 1.. i .1 .., S. I F (2o:
JV-1JV-1
VcVc
O Q* ·' > ' , <S iO Q * · '>', <S i
L'équation (18) montre que la densité spectrale de puissance du signal reçu contient une composante continue liée à la puissance individuelle reçue par chaque voie du module de codage analogique passif 3 ainsi que des interactions inter-canaux qui comportent les informations relatives au degré de cohérence spatiale. Ainsi, il suffit de mesurer au préalable toutes les combinaisons Creci-C*recj liées au couple d'antenne (i, j) pour estimer les fonctions de visibilité liées à ce couple. La sommation sur le temps ou les fréquences se font déconvolution.Equation (18) shows that the power spectral density of the received signal contains a continuous component linked to the individual power received by each channel of the passive analog coding module 3 as well as inter-channel interactions which include the information relating to the degree spatial coherence. Thus, it suffices to measure beforehand all the combinations C re ci-C * re cj linked to the antenna torque (i, j) to estimate the visibility functions linked to this couple. The summation over time or frequencies becomes deconvolution.
l'opération de apres ν,ίρ,,.ρ,,; F (21’ (22;the operation of after ν, ίρ ,,. ρ ,,; F (21 ’(22;
Les fonctions de visibilité ainsi estimées, la reconstruction de l'image se fait par une transformée de Fourier inverse ou par inversion matricielle. La seconde revient à résoudre l'équation linéaire :The visibility functions thus estimated, the reconstruction of the image is done by an inverse Fourier transform or by matrix inversion. The second is to solve the linear equation:
F = G.T (23) où G représente la matrice système liant l'espace de l'objet T à l'espace de la mesure V. Les dimensions de G dépendent du nombre de fonctions de fréquences spatiales et du nombre de pixels. Les méthodes de régularisation à norme minimale permettent de résoudre ce types d'équation.F = G.T (23) where G represents the system matrix linking the space of the object T to the space of the measure V. The dimensions of G depend on the number of functions of spatial frequencies and the number of pixels. Minimum standardization methods solve this type of equation.
T = G+.F (24) avec G+ l'inverse de G.T = G + .F (24) with G + the inverse of G.
Une méthode plus généralisée permet une reconstruction de l'image de la zone à imager à partir de la puissance du signal mesurée. Le paragraphe suivant décrit le principe de reconstruction.A more generalized method allows a reconstruction of the image of the area to be imaged from the measured signal power. The following paragraph describes the principle of reconstruction.
- Déconvolution de l'image de la zone à imager- Deconvolution of the image of the area to be imaged
Une méthode plus généralisée permettrait de reconstruire le signal de l'image de la zone à imager juste à partir de la puissance du signal mesurée à la sortie de récepteur (réseau d'antennes 2) . Il découle de l'équation 22 que les termes de la fonction de visibilité apparaissent dans l'expression de la puissance du signal mesurée.A more generalized method would allow the image signal of the area to be imaged to be reconstructed just from the signal power measured at the receiver output (antenna array 2). It follows from equation 22 that the terms of the visibility function appear in the expression of the measured signal strength.
Ces termes sont pondérés par les termes :These terms are weighted by the terms:
F-recij U reci · Urecj qui sont liés aux réponses du module de codage analogique passif 3 et du réseau d'antennes 2. Dès lors, si toutes les combinaisons sont connues au préalable et intégrées dans la matrice de caractérisation du système, il n'y a plus besoin de déconvolution des signaux reçus, encore moins de la fonction de visibilité. Ceci dit, il convient de définir une matrice système simulant la réponse impulsionnelle de l'ensemble du système selon l'invention.F-recij U reci · Urecj which are linked to the responses of the passive analog coding module 3 and of the antenna array 2. Consequently, if all the combinations are known beforehand and integrated into the characterization matrix of the system, there n There is more need for deconvolution of the received signals, even less for the visibility function. That said, it is advisable to define a system matrix simulating the impulse response of the whole system according to the invention.
(25) où ζ est une variable spatiale liée aux coordonnées de chaque pixel.(25) where ζ is a spatial variable linked to the coordinates of each pixel.
Ρ^ζ) et F^) sont les diagrammes de rayonnement du couple d'antennes i,j dont les positions relatives créent la fréquence spatiale utj .Ρ ^ ζ) and F ^) are the radiation patterns of the pair of antennas i, j whose relative positions create the spatial frequency u tj .
Rrecÿ(f) est la fonction de décorrélation spatiale liée au couple d'antennes i,j.Rrecÿ (f) is the spatial decorrelation function linked to the pair of antennas i, j.
La puissance du signal mesurée peut donc s'écrire sous forme matricielle par l'équation :The measured signal power can therefore be written in matrix form by the equation:
P = G JF (26)P = G JF (26)
G'Ii.L) (ïll.2) (,’fft dit. 2) fi'i .Y/. Q'. GLY ,f. (F.G'Ii.L) (ïll.2) (, 'fft dit. 2) fi'i .Y /. Q '. GLY, f . (F.
où Q représente le nombre de pixels de l'image reconstruite et Nf, le nombre de points fréquentiels. Mesurer la matrice G du système revient à simuler tous les retards possibles en fonction de la position du pixel et du couple d'antennes considéré, tout en tenant compte de tous les éléments intervenant dans la chaîne de réception. L'avantage de cette méthode est l'inversion généralisée de la matrice du système qui permet de reconstruire la température de brillance sans aucune opération charnière.where Q represents the number of pixels of the reconstructed image and Nf, the number of frequency points. Measuring the matrix G of the system amounts to simulating all the possible delays as a function of the position of the pixel and of the pair of antennas considered, while taking into account all the elements involved in the reception chain. The advantage of this method is the generalized inversion of the matrix of the system which makes it possible to reconstruct the brightness temperature without any hinge operation.
Son inconvénient en revanche est l'inversion de la matrice G telle que : 3 = G 1 ~F .En effet, la taille de la matrice G augmente avec le nombre de pixels et le nombre de points fréquentiels.Its drawback, on the other hand, is the inversion of the matrix G such that: 3 = G 1 ~ F. Indeed, the size of the matrix G increases with the number of pixels and the number of frequency points.
Une fois les signaux décodés et corrigés (fonction de visibilité du système reconstruite après correction des variations de la fonction de transfert de chaque voie), une transformée de Fourier rapide inverse (IFFT) est réalisée pour remonter à l'image « sale ». Cette opération de IFFT peut être faite de différentes manières, celle-ci étant réalisée par FPGA dans l'exemple des Figures 4 et 5. L'image « sale » ainsi produite est « nettoyée » par application de différents traitements (par exemple : un algorithme CLEAN), comme entre autres la déconvolution de la PSF (fonction de transfert du système optique), un filtrage, un rehaussement de contraste. Ces traitements peuvent être réalisés par le DSP 29 de la Figure 5 ou par l'intermédiaire d'un processeur sur le PC 30. L'ensemble de la chaîne de traitement numérique est piloté par le PC 30 via un port corn Ethernet 21.Once the signals have been decoded and corrected (visibility function of the system reconstructed after correction of the variations in the transfer function of each channel), a fast inverse Fourier transform (IFFT) is performed to return to the “dirty” image. This operation of IFFT can be done in different ways, this being carried out by FPGA in the example of Figures 4 and 5. The “dirty” image thus produced is “cleaned” by application of different treatments (for example: a CLEAN algorithm), like among others the deconvolution of the PSF (transfer function of the optical system), filtering, contrast enhancement. These processing operations can be carried out by the DSP 29 in FIG. 5 or by means of a processor on the PC 30. The entire digital processing chain is controlled by the PC 30 via an Ethernet corn port 21.
Une expérience a été menée par les Demanderesses, à 3 GHz, sur une bande passante de 1 GHz, avec un système ayant la même architecture que celle représentée sur la Figure 1, et une zone à imager contenant deux sources ponctuelles de bruit blanc. Le réseau était un réseau de 16 antennes en T, le module de codage analogique passif étant constitué par une cavité surdimensionnée de lm3, 16 voies vers 2.An experiment was carried out by the Applicants, at 3 GHz, on a bandwidth of 1 GHz, with a system having the same architecture as that shown in FIG. 1, and an area to be imaged containing two point sources of white noise. The network was a network of 16 T-antennas, the passive analog coding module consisting of an oversized cavity of lm3, 16 channels to 2.
Par la première méthode implémentée dans le module de traitement numérique (déconvolution des signaux et calcul de la fonction de visibilité complexe), l'image des sources de bruit est obtenue avec une résolution identique à celle calculée théoriquement (de l'ordre de 30 cm avec la taille du réseau d'antennes considéré).By the first method implemented in the digital processing module (deconvolution of signals and calculation of the complex visibility function), the image of the noise sources is obtained with a resolution identical to that calculated theoretically (of the order of 30 cm with the size of the antenna network considered).
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