Disponibilité du lien optique satellite

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PROPOSITION DE SUJET DE THESE
Intitulé : Disponibilité du lien optique satellite-sol en présence de
nuages et d’aérosols
Référence : PHY-DOTA-2017-04
(à rappeler dans toute correspondance)
Laboratoire d’accueil à l’ONERA :
Branche : Physique
Département :
Optique
Appliquée (Dota)
Théorique
Lieu (centre ONERA) :
Palaiseau
et
Unité : Modélisation Physique de la Scène
Tél. : 01 80 38 63 50
Optronique
Responsable ONERA : Karine Caillault
Email : [email protected]
Directeur de thèse envisagé :
Nom : Jérôme Riédi
Adresse : Laboratoire d'Optique Atmosphérique, Lille
Tél. : 03 20 33 60 43
Email : [email protected]
Sujet :
Le taux d'opérabilité d'un senseur optronique est un facteur primordial pour le dimensionnement et l’évaluation
des performances du système. La connaissance de la disponibilité de la mesure est donc essentielle pour la
certification des lidars embarqués, l'évaluation des performances des systèmes de veille dans le domaine de la
Défense, ou encore le choix des stations de réception pour l’établissement d’une liaison satellite-sol
(applications de télécommunication ou d’observation de la Terre).
Dans le cas des systèmes optroniques satellitaires, la disponibilité de la mesure est en particulier compromise
par la nébulosité. La connaissance de l’occurrence des nuages sur le globe est donc un élément-clé, que ce soit
pour la sélection des sites de réception les plus favorables pour l’établissement des liaisons optiques satellite-sol
ou pour connaître le taux d'opérabilité d'un système d'observation pour une zone géographique donnée. La
plupart des études se basent sur les statistiques de couverture nuageuse afin répondre à ces questions. Elles
se limitent en général à estimer les conditions de propagation en ciel clair, tous les nuages étant considérés
comme totalement opaques. Une estimation plus réaliste de la disponibilité du lien optique passe par la prise en
compte des nuages optiquement fins dans les bilans de liaison. Cette problématique est abordée à l’ONERA et
des outils de calcul de statistiques de transmission atmosphérique en présence de nuages sont en cours de
développement.
La présence d’aérosols sur le trajet optique est un autre facteur pouvant dégrader la qualité de la liaison optique,
non pris en compte à l’heure actuelle. Ils présentent une grande variabilité spatiale et temporelle qui rend difficile
l’élaboration de statistiques à l’échelle globale avec une résolution suffisante. Cependant, la connaissance de la
répartition globale des aérosols et leur impact sur les statistiques de transmission deviennent nécessaires aux
études de dimensionnement et ces questions doivent être investiguées.
Cette étude sera d'abord menée à une longueur d'onde caractéristique des télécommunications optiques. En
vue d’étendre son application, par exemple pour la surveillance de la Terre par un capteur satellitaire infrarouge,
une méthodologie sera proposée pour transposer les résultats vers le domaine spectral pertinent.
L’objectif de cette thèse consiste d’une part à modéliser le canal de propagation en présence de nuages et
d’aérosols pour l’établissement de liens optiques satellite-sol dans n’importe quelle configuration de visée, et
d’autre part à fournir les outils permettant d’accéder aux statistiques de transmission nécessaires au
dimensionnement des systèmes. Afin de consolider les méthodologies développées, un travail d’évaluation de la
transmission par comparaison avec des mesures devra être réalisé (par exemple mesures de transmission
atmosphérique étalonnées sur des étoiles connues).
GEN-F160-7 (GEN-SCI-029)
La problématique scientifique de cette thèse peut être décomposée en quatre grandes parties :
- modéliser le canal de propagation atmosphérique en présence de nuages et d’aérosols ;
- obtenir des statistiques de transmission en vue d’évaluer la disponibilité du lien optique dans n’importe quelle
configuration de visée ;
- consolider les résultats par la mise en place d’une démarche de validation expérimentale ;
- transposer les résultats vers d’autres bandes spectrales.
Collaborations extérieures : Laboratoire d'Optique Atmosphérique
PROFIL DU CANDIDAT
Formation : Master 2 recherche, Ecole d’ingénieur généraliste
Spécificités souhaitées : Transfert radiatif dans l'atmosphère, interactions rayonnement-nuages-aérosols,
télédétection
GEN-F160-7 (GEN-SCI-029)