Ondes radars : un rôle clef pour la préservation des ressources et la sécurité routière

Crédit photo : ©FranckBoisselier

Quand le CNES - Centre National d’Études Spatiales contacte POLARIS¹ à l’INSA Rennes, c’est une expertise rare qui l’intéresse : l’étude de l’interaction des ondes avec la matière, quelle qu’elle soit – eau, sol, objets. Découverte de ce domaine crucial avec Stéphane Méric, responsable de l’équipe et professeur en électronique, radar et traitement du signal.

Les ondes électromagnétiques sont partout… et très efficaces pour étudier certains phénomènes physiques. Pour ce faire, la SER (Surface Équivalente Radar) est mesurée à partir de la réflexion d’un faisceau électromagnétique sur un objet. Elle dépend de sa forme, sa nature, sa longueur d’onde, des angles du rayonnement et d’autres caractéristiques électromagnétiques.

« Notre activité vise à exploiter les ondes radars pour effectuer de "l’inversion de paramètres", décrit Stéphane Méric. En clair, nous mesurons un paramètre physique (la vitesse d’une vague, sa rugosité, etc.) via un autre phénomène physique, l’onde radar. Nous concevons aussi les systèmes radars qui effectuent ces mesures brutes en vue d’être interprétées. » POLARIS étudie aussi, avec l’équipe SIGNAL² (CentraleSupélec, Université de Rennes, CNRS, Université de Nantes et INSA Rennes), les formes d’onde de télécommunication numérique pour les utiliser dans un contexte de type radar, par exemple les radars anticollisions.

Des moyens de mesure hors du commun pour un projet satellitaire unique

POLARIS dispose de moyens d’exception. « Nous avons accès à un ULM équipé d’un arsenal d’instruments dédiés aux mesures radars (PIMA³) et à un plateau technique, incluant un hangar pour abriter notre avion biplace, une piste d’atterrissage et une tour dotée d’antennes, à Monterfil au cœur de la campagne rennaise, indique Stéphane Méric. Cette base, baptisée MERISE⁴, constitue un "terrain d’expérimentation" exceptionnel pour réaliser nos mesures. » 

Les applications liées aux ondes radars ne manquent pas, dans l’espace, sur terre et dans les airs. POLARIS a ainsi conçu avec le CNES un système radar, SWALIS⁵, pour réaliser des opérations de calibration et validation du satellite SWOT⁶, lancé le 16 décembre 2022. Ce satellite est un outil unique qui mesure au centimètre près l’évolution des masses d’eau des lacs et rivières. Une mission franco-américaine essentielle pour l’avenir de la planète, alors que la Terre ne compte que 3 % d’eau douce. « Nous participons aussi à la mission ODYSEA, pour observer la dynamique des océans afin d’en savoir plus sur le changement climatique. Dans le cadre de cette participation, nous définissons un nouveau capteur HOMARDS⁷ afin de répondre à la phase A de la mission ODYSEA », confie Stéphane Méric. 

Détecteurs de voitures, bus, vélos et… drones 

Plus près de nous, POLARIS a imaginé des dispositifs à base d’ondes pour sécuriser les déplacements à vélo. D’abord, en collaboration avec l’équipe SurfWAVE⁸ de l’INSA Rennes, le projet cyclo-PE (Protection Électronique) veut améliorer la visibilité des cyclistes par des véhicules équipés de radars anticollisions. « En équipant le vélo de réflecteurs d’ondes, nous augmentons la SER du cycliste, c’est-à-dire la surface susceptible de renvoyer l’onde électromagnétique émise par le radar du véhicule, » note-t-il. À l’inverse, cyclo-PE va aider le cycliste à repérer un bus venant derrière lui, en le dotant d’un système passif qui détecte les ondes de géolocalisation du bus. « Entre les deux, pas d’erreur possible. Les radars automobiles émettent à une fréquence de 77 GHz et les ondes captées par les vélos sont de l’ordre du GHz. » Une troisième application est en cours. L’objectif est de protéger les zones sensibles d’attaques de drones. « Des émetteurs enverront des formes d’ondes de télécommunication numérique, dimensionnées pour être les plus sensibles possible vis-à-vis des drones, conclut Stéphane Méric. Ici aussi, notre recherche est multidisciplinaire, avec des études sur les radars, les ondes de communication numérique et l’interprétation des phénomènes d’ondes électromagnétiques sur des objets d’intérêt ! »
 

¹ Polarisation Radar Instrumentation et Système à l’IETR (UMR 6164 - CNRS, CentraleSupélec, INSA Rennes, Nantes Université, Université de Rennes) 
² SIgnal processinG aNd ALgorithm 
³ Plateforme Ingénierie Multimodale Aéroportée (Université de Rennes) 
⁴ Monterfil station for radio and remote sensing (Université de Rennes) 
⁵ Still Water Low Incidence Scattering 6 Surface Water Ocean Topography 
⁷ Hydro- and Oceanic Measurements: an Agile RaDar System 
⁸ Periodic and quasi-periodic Surfaces of Wave control à l’IETR
 

Cet article est extrait du magazine "Inside Labs, la Recherche à l'INSA Rennes". Retrouvez l'intégralité du 3e numéro "Communications et technologies numériques, des enjeux sociétaux".

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