Dissertations / Theses: 'Radar in Banda X'

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Ramirez, Yusvelis Maribel Barzaga. "Inferência de hidrometeoros a partir de um radar meteorológico de dupla polarização banda X." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14133/tde-12092018-143854/.

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Abstract:

Este estudo apresentou uma metodologia para inferir hidrometeoros a partir de medidas polarimétricas de um radar meteorológico de dupla polarização banda X. A metodologia consiste em uma abordagem teórica baseada em simulações numéricas com um modelo de espalhamento Mie (T M atrix e M ueller) e uma experimental pautada na aplicação de um algoritmo de classificação de hidrometeoros (Dolan and Rutledge [2009]). As si- mulações teóricas foram utilizadas para estudar os efeitos da distribuição de tamanho de gotas, temperatura dos hidrometeoros, ângulo de elevação e mistura de hidrometeoros a partir do fator de refletividade do radar (Z), refletividade diferencial (Z DR ), fase diferen- cial especifica (K DP ) e coeficiente de correlação( HV ). Os valores de Z DR são 0.5 dBZ maior para a frequência de banda X do que para um banda S. A partir de Z maior que 45 dBZ K DP começa a ficar maior que 0. Já HV começa a diminuir quando Z é maior que 25 dBZ. Não se observa variações significativas para o graupel, porém para granizo K DP é maior que 0 quando Z é maior que 15 dBZ, entretanto, para água, os valores são consideravelmente menores. Os efeitos de temperatura só são notados quando Z é maior que 60 dBZ. Ao analisar o efeito da elevação, observa-se que Z DR diminui com o aumento da elevação, sendo mais sensível para Z maiores, o mesmo efeito é observado para K DP e HV . Estas variações são mais sensíveis para água e granizo do que para o graupel. Comparando as distribuições exponencial e gama para considerar os efeitos da distribuição do tamanho de gotas para o caso da chuva, nota-se que a distribuição exponenciais é maior que a gama quando as gotas aumentam seu tamanho e diminui sua concentração, devido que na simulação teórica foi utilizado N 0 fixo.Ao analisar os efeitos da co-existência de água e graupel, temos que as gotas de água dominam o sinal de Z quando Z for maior que 30 dBZ, já K DP será positivo(negativo) quando Z for maior(menor) que 35 dBZ da água, desde que Z do graupel seja menor que 10 dBZ, já HV tende a ficar próximo de 1 quanto mais graupel é observado. Para a mistura de granizo e água, Z da água domina o do granizo quando Z é maior que 45 dBZ, K DP é maior(menor) que zero quando Z for maior (menor) que 25 dBZ desde que Z do granizo seja menor que 10 dBZ, já Z DR da água(granizo) domina o do granizo(água) quando Z for maior(menor) que 45 dBZ. Na parte experimental, dois casos observados durante o experimento de campo do Projeto CHUVA no Vale do Paraíba em 8 de Fevereiro e 22 de Março de 2012 foram utilizados. A classificação de hidrometeoros segundo Dolan and Rutledge [2009] indicaram a presença de chuva próximo da superfície proveniente de graupel e granizo. Acima dos 5 km foram identificados a presença de graupel,granizo e cristais de gelo. Ao examinar as regiões classificadas como granizo e graupel dentro da região de 0 e 15 C com os resultados teóricos, é possível explicar a presença concomitante de água e granizo e água e graupel nestas regiões.
This study presents a methodology for inferring hydrometeors from polarimetric mea- surements of a X band double polarization meteorological radar. The methodology consists of a theoretical approach based on numerical simulations with a Mie scattering model (T-Matrix and Mueller) and an experimental approach based on the application of a classification algorithm of hydrometeors (Dolan and Rutledge [2009]). The theoretical simulations were used to study the effects of droplet size distribution, hydrometeor tem- perature, elevation angle and mixture of hydrometeors from radar reflectivity factor (Z), differential reflectivity (Z DR ), specific differential phase (K DP ) and correlation coefficient ( HV ). The values of Z DR are 0.5 dBZ higher for the X band frequency than for the S band frequency. From Z greater than 45 dBZ, K DP starts to get higher than 0. When Z is greater than 25 dBZ, HV starts to decrease. No significant variations are observed for the graupel, however for hail, K DP is greater than 0 when Z is greater than 15 dBZ, but these values were much lower than for water. Temperature effects are only noticed when Z is greater than 60 dBZ. When analyzing the effect of elevation, it is observed that Z DR decreases with increasing elevation, being more sensitive to Z larger; the same effect is observed for K DP and HV . These variations are more sensitive to water and hail than to the graupel. Comparing the exponential and gamma distributions to consider the effects of droplet size distribution in the case of rain, it is noted that the exponential distribution is larger than the gamma when the droplets increase in size and decrease in concentration, due to the fact that in the simulation was used N 0 fixed. When analyzing the effects of co-existence of water and graupel, we have that the water droplets dominate the Z signal when Z is greater than 30 dBZ, K DP will be positive (negative) when Z is greater (lower) than 35 dBZ of water, since Z of the graupel is less than 10 dBZ and HV tends to be close to 1 when more graupel is observed. For the mixture of hail and water, Z of water dominates that of hail when Z is greater than 45 dBZ, K DP is larger (smaller) than zero when Z is larger (smaller) than 25 dBZ since Z of hail is less than 10 dBZ and Z DR of water (hail) dominates hail (water) when Z is greater (lower) than 45 dBZ. In the experimental part, two cases observed during the field experiment of the RAIN Project in Vale do Paraíba on February 8 and March 22, 2012 were used. The classification of hydrometeors according to Dolan and Rutledge [2009] indicated the presence of rain near the surface coming of graupel and hail. Above 5 km were identified the presence of graupel, hail and ice crystals. When examining the regions classified as hail and graupel within the region of 0 and 15 C with the theoretical results, it is possible to explain the concomitant presence of water and hail and water and graupel in these regions.

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Ferreira, José Everardo Julião. "Desenvolvimento, análise numérica e estudo experimental de metamateriais na banda X." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2009. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=938.

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Abstract:

Este trabalho tem por finalidade executar Simulação Numérica, Projeto, Fabricação, Experimentos e Medidas em estruturas de cobre unidimensionais do tipo Split-Ring Resonator e Wires dispostas em Placas de Circuito Impresso (PCI) intercaladas, conhecidas como Left-Handed Metamaterial (LHM) com prospecção à Tecnologia Furtiva em banda X. Inicialmente, foram realizadas simulações em uma célula unitária com nova geometria, bem como o substrato envolvido, ou seja, uma inclusão do tipo Duplo Split-Ring Resonator de forma Triangular Equilátera (DSRRTE) ou inclusão fractal e logo após, simulações foram concretizadas em estruturas maiores, denominadas de bulk. Cada bulk é composto de dez placas, sendo que cada placa tem uma matriz de 7 x 7 DSRRTEs, e em conjunção com dez placas wires, sendo que cada placa tem uma matriz de 7 x 7 wires. Analogamente, foi realizada simulação num bulk com inclusão circular composto de dez placas, sendo que cada placa com uma matriz 7 x 7 Duplo Split-Ring Resonator Circular (DSRRC), e em conjunção com dez placas wires, análogo ao bulk triangular. No que tange ao substrato utilizado nos bulks, foi utilizado o Politetrafluoroethylene (PTFE) com fibra de vidro ao invés do Flame Retartdant 4 (FR4). Na simulação numérica, foi usado o software comercial CST Microwave Studio, que está baseado na Técnica de Integração Finita (TIF) como um esquema consistente de discretização das Equações de Maxwell em sua forma integral. Em complemento, as tarefas pertinentes às simulações numéricas, arranjos experimentais e medidas eletromagnéticas em espaço livre foram realizadas com ênfase na técnica de calibração Gated-Reflect-Line (GRL) sob um plano de incidência normal. As respostas eletromagnéticas coletadas ao longo da Banda X foram analisadas em termos dos coeficientes de Reflexão (S11) e Transmissão (S21) das Estruturas Sob Teste (EST). Por fim, os dados relevantes extraídos da inclusão proposta (DSRRTE), sugerem estudos propectivos à aplicabilidade de LHM em pesquisas envolvendo tecnologia furtiva.

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Mohan, Abishek. "Bistatic Radar Land Clutter Characterization at X-band." The Ohio State University, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1440174330.

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BEZERRA, Cristiane Santos. "Clima de ondas e correntes no litoral de boa viagem (recife – pe): aplicação do sistema de radar náutico de banda-x." Universidade Federal de Pernambuco, 2013. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/10557.

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Abstract:

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-05T12:03:40Z No. of bitstreams: 2 Dissertação BEZERRA,C. S. 2013.pdf: 7476726 bytes, checksum: 97af6d034dd0d2747df21f2cfd5e7912 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5)
Made available in DSpace on 2015-03-05T12:03:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação BEZERRA,C. S. 2013.pdf: 7476726 bytes, checksum: 97af6d034dd0d2747df21f2cfd5e7912 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013
CNPq
As ondas e correntes representam a mais constante forma de transporte de energia no mar, fornecendo energia para uma vasta gama de processos litorâneos os quais exercem papel preponderante na morfologia da linha de costa e, por conseguinte na determinação das feições litorâneas. Além disso, representam ameaça às construções costeiras, às atividades de lazer e às operações navais. Diante deste cenário a presente dissertação de mestrado pretende contribuir através da análise temporal e espacial das ondas wind sea e swell, assim como das correntes atuantes no litoral de Boa Viagem (Recife – PE), a partir de dados de parâmetros físicos de ondas (altura máxima – Hmax, altura significativa – Hs, Período de pico – Tp, e direção média –  ) e correntes (direção e intensidade), os quais foram obtidos a partir de imagens polares de radar náutico de banda-X, gerados a partir de um sistema denominado Wave and Surface Current Monitoring System - WaMoS II. O radar esteve em funcionamento entre o mês de abril de 2010 a abril de 2011. A partir das análises realizadas foi possível observar a ocorrência conjunta de ondas do tipo wind sea e swell no litoral de Boa Viagem, sendo que esta última foi bastante expressiva nos meses de junho e outubro de 2010, além dos meses entre dezembro de 2010 a março de 2011, sendo provenientes em sua maioria de leste. As ondas wind sea apresentaram uma altura significativa predominante entre 1 e 2 m, sendo provenientes de leste-sudeste. Além disso, foi possível observar uma variação na direção e diminuição na altura das ondas ao longo da plataforma interna de Boa Viagem, causadas pela variação na batimetria e pela presença de recifes de arenito. Para as correntes não se observou diferença na direção das mesmas nas duas áreas de análise, porém no que se refere a intensidade, esta foi maior na área mais afastada da costa (área 3) do que na área sobre o canal (área 1). De uma forma geral, neste trabalho foi possível identificar as características predominantes, em cada mês ao longo de todo período estudado, das ondas wind sea, as quais estão sempre presente no litoral de Boa Viagem, bem como as características de swell identificando seu período de maior atuação neste litoral; foi possível verificar como as características das ondas estão se alterando conforme se aproximam da costa; e também observar o padrão das correntes atuantes no litoral; e a altura máxima das ondas que incidem sobre a região. E diante de comparações com boia e modelo, foi possível comprovar a eficiência da medição de ondas a partir de radar e do sistema WaMoS II para o litoral de Boa Viagem (Recife – PE).

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Ichiba, Abdellah. "Données radar bande X et gestion prédictive en hydrologie urbaine." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1007/document.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse était de parvenir à un outil de gestion fiable des bassins de rétention d'eaux pluviales en utilisant les données radar en bande X. Il s’est avéré que cela nécessite plusieurs développements de recherche. Le cas d’étude considéré comprend un bassin de 10000 m3 situé en Val-de-Marne et construit en aval d'un bassin versant urbain de 2.15 km2. Il assure un double rôle de traitement des eaux pluviales et de prévention des inondations par stockage du volume. Opérationnellement les modes de gestion associés à chacun de ces objectifs sont antagonistes si bien qu’une gestion prédictive a été mise en place ; exploitation routinière en mode anti-pollution et basculement vers le mode anti-inondation en cas de besoin. Il doit se faire sur la base d’une connaissance sûre de la situation pluvieuse prévue à court terme. Une façon courante de répondre aux besoins opérationnels de la gestion prédictive est de mettre en place un système d’alerte basé sur l’utilisation des données radar. Le système CALAMAR par exemple, repose sur l’utilisation des données radar brutes à mono polarisation du réseau radar de Météo-France; traitées avec des méthodes de conversion classiques Z-R et une calibration avec des pluviomètres. Cependant, la fiabilité de ce système fait débat, notamment vis-à-vis de la qualité de la mesure radar obtenue. Une nouvelle méthodologie de comparaison de produits radar a été développée au cours de cette thèse. Elle repose sur le cadre théorique des multifractals et permet une comparaison de la structure et de la morphologie des champs de précipitations dans l'espace et le temps à travers les échelles. Cette méthode a d'abord été appliquée sur les produits CALAMR et Météo-France, puis, pour confirmer certains des résultats, sur les premières données d’un radar bande X, acquis par l’Ecole des Ponts ParisTech dans le cadre du projet Européen RainGain et fournissant des mesures de précipitations à des échelles plus fines (jusqu’à 100m en espace et 1 min en temps). Les résultats obtenus mettent en évidence non seulement l'influence cruciale des méthodes de traitement des données brutes sur la variabilité spatio-temporelle à travers les échelles, mais permettent également de prédéfinir les conditions dans lesquelles la calibration CALAMAR peut aggraver la qualité des mesures. Elles seraient très difficiles à détecter par les méthodes classiques largement répandues, n’impliquant qu’un nombre très limité de pixels radar (seulement ceux correspondants aux pluviomètres au sol). Des extensions de la méthodologie proposée ouvriront de nouveaux horizons pour la calibration des données de pluie. Alors que la littérature scientifique, notamment autour expériences TOMACS au Japon et CASA aux Etats-Unis, souligne l’importance opérationnelle d’une mesure de pluie plus détaillée grâce au radar en bande X, son impact sur les performances des modèles hydrologiques fait encore débat. Les recherches antérieures, basée pour la plupart sur des modèles conceptuels, ne sont pas concluantes. Ainsi pour dépasser ces limites, nous avons utilisé deux modèles impliquant des approches de modélisation différentes : CANOE (semi-distribué et conceptuel) et Multi-Hydro (distribué et à base physique ; développé à l’ENPC). Une version opérationnelle de CANOE et une nouvelle configuration plus fine améliorant considérablement la sensibilité du modèle à la variabilité de la pluie ont été utilisées. Plusieurs développements ont été apportés à Multi-Hydro, y compris une optimisation de sa résolution, ce qui améliore grandement l'ensemble de ses fonctionnalités. Il ressort de ce travail qu’en prenant en compte la variabilité spatio-temporelle des précipitations à petite échelle, la performance des modèles hydrologiques peut être augmentée jusqu'à 20%.Nous pensons que cette thèse a contribué à la mise au point de nouveaux outils opérationnels, fiables ayant la capacité de prendre en compte les données en bande X haute résolution
The main goal of this thesis was to achieve a reliable management tool of storm water storage basins using high resolution X-band radar. It turned out that it required several research developments. The analysed case study includes a retention basin of 10000 m3 located in Val de Marne county downstream of a 2.15 km2 urban catchment. It has a twofold goal: storm water decontamination and flood protection by volume storage. Operationally the management strategies associated with these two aims are conflicting; hence, a predictive management has been set up: a routine exploitation of the basin in the anti-pollution mode, and a switch to the flood protection mode when needed. It should be based a reliable knowledge of short-term rainfall forecasts. A common way to respond to operational needs of the predictive management is to set up a warning system based on the use of radar data. For example, the CALAMAR system relies on the use of single-polarization raw radar data, coming from Meteo-France radar network, being processed with the conventional Z-R conversion methods followed by a calibration with rain gauge. However, the reliability of such warning systems has been subject to debate, often due to a questionable quality of the resulting radar rainfall estimates, compared to local rain gauges. Therefore a new methodology for more meaningful comparison of radar rainfall field products was developed during this PhD project. Being rooted to the multifractal theory, it allows a comparison of the structure and the morphology of rainfall fields in both space and time through scales. It was initially tested on CALAMAR and Meteo-France rainfall products before being applied for results confirmation on initial data from a X band radar, acquired by Ecole des Ponts ParisTech in the framework of the European project RainGain and providing data at higher resolution (up to 100 m in space and 1 min in time). The obtained results not only highlight the crucial influence of raw data processing on the scaling behaviour, but also permit to pre-define the conditions when the CALAMAR optimization may worsen the quality of rainfall estimates. Such conditions would be very difficult to detect with widely used conventional methods, which rely on a very limited number of radar pixels (only those containing rain gauges). Further extensions of the proposed methodology open new horizons for the rainfall data merging. While the scientific literature, notably around the TOMACS experiment in Japan and CASA one in the United States, highlights the operational benefits of higher resolution rainfall measurements thanks to X-band radars, its impact on the performance of hydrological models still remains a subject of debate. Indeed previous research, mainly based on conceptual models remains inconclusive. To overcome these limitations, we used two models relying on two very distinct modelling approaches: CANOE (semi-distributed and conceptual) and Multi-Hydro (fully distributed and physically based research model developed at ENPC). An operational version of CANOE and a new much finer configuration, which increases the sensitivity of the model to spatio-temporal variability of small-scale rainfall, were used. Several extensions of the Multi-Hydro were developed, including an optimization of its resolution, which greatly improves its whole functionality. It appears from this work that by taking into account the spatial and temporal variability of small-scale rainfall, the performance of hydrologic models can be increased up to 20%.Overall, we believe that this dissertation contributes to the development of new, reliable, operational tools to use in their full extent the high-resolution X-band data

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Dufton, David Richard Lloyd. "Quantifying uncertainty in radar rainfall estimates using an X-band dual polarisation weather radar." Thesis, University of Leeds, 2016. http://etheses.whiterose.ac.uk/15486/.

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Abstract:

Weather radars have been used to quantitatively estimate precipitation since their development in the 1940s, yet these estimates are still prone to large uncertainties which dissuade the hydrological community in the UK from adopting these estimates as their primary rainfall data source. Recently dual polarisation radars have become more common, with the national networks in the USA, UK and across Europe being upgraded, and the benefits of dual polarisation radars are beginning to be realised for improving quantitative precipitation estimates (QPE). The National Centre for Atmospheric Science (NCAS) mobile Doppler X-band dual polarisation weather radar is the first radar of its kind in the UK, and since its acquisition in 2012 has been deployed on several field campaigns in both the UK and abroad. The first of these campaigns was the Convective Precipitation Experiment (COPE) where the radar was deployed in Cornwall (UK) through the summer of 2013. This thesis has used the data acquired during the COPE field campaign to develop a processing chain for the X-band radar which leverages its dual polarisation capabilities. The processing chain developed includes the removal of spurious echoes including second trip, ground clutter and insects through the use of dual polarisation texture fields, logical decision thresholds and fuzzy logic classification. The radar data is then corrected for the effects of attenuation and partial beam blockage (PBB) by using the differential phase shift to constrain the total path integrated attenuation and calibrate the radar azimuthally. A new smoothing technique has been developed to account for backscatter differential phase in the smoothing of differential phase shift which incorporates a long and a short averaging window in conjunction with weighting smoothing using the copolar correlation coefficient. During the correction process it is shown that the calculation of PBB is insensitive to the variation in the ratio between specific attenuation and specific differential phase shift provided a consistent value is used. It is also shown that the uncertainty in attenuation correction is lower when using a constrained correction such as the ZPHI approach rather than a direct linear correction using differential phase shift and is the preferred method of correction where possible. Finally the quality controlled, corrected radar moments are used to develop a rainfall estimation for the COPE field campaign. Results show that the quality control and correction process increases the agreement between radar rainfall estimates and rain gauges when using horizontal reflectivity from a regression correlation of -0.01 to 0.34, with a reduction in the mean absolute percentage difference (MAPD) from 86% to 31%. Using dual polarisation moments to directly estimate rainfall shows that rainfall estimates based on the theoretical conversion of specific attenuation to reflectivity produce the closest agreement to rain gauges for the field campaign with a MAPD of 24%. Finally it is demonstrated that merging multiple dual polarisation rainfall estimates together improves the performance of the rainfall estimates in high intensity rainfall events while maintaining the overall accuracy of the rainfall estimates when compared to rain gauges.

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Mohungoo, Ajmal Ismail. "An airborne X-band synthetic aperture radar receiver design and implementation." Master's thesis, University of Cape Town, 2004. http://hdl.handle.net/11427/17438.

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Abstract:

Includes bibliographical references.
This dissertation focuses on the design and implementation of an X-band receiver for use in the South African Synthetic Aperture Radar (SASAR II) project. The SAR will be used to demonstrate the capability of building a high resolution X-hand imaging radar in South Africa. The design starts by investigating the maximum power return from different targets over a swath width with changing incidence angles. A receiver-power-level table and diagram were constructed, with the power return from at trihedral corner reﬂector as maximum input power and thermal noise as the minimum input power to the receiver. The output of the receiver, which has to be fed to the input of an analogue-to-digital converter (ADC), is limited by the ADC's maximum operating input power. Amplifiers, attenuators and mixers were chosen to implement a dual-stage downconversion from a radio frequency (RF) of 9300 MHZ to a 2nd IF of 1300 MHZ and then to a 1st IF of 158 MHz. A sensitivity time control (STC) is implemented in the receiver to cater for the limited dynamic range of the ADC. The power return varies with range and hence, time. Thus, an STC will correct for low return power, at far range, by boosting the received signal and attenuating large return power, at close range, ideally providing a fairly constant power return at the receiver output. A manual gain control (MGC) is also needed in the receiver, such that none of the components are driven into saturation. The gain control is switched on when large targets are expected to fall in the swath width, otherwise it is switched to a minimum for targets with tow backscattered power. The tests that were carried out on the receiver components showed that all the components operated very close to their specifications. The cascaded filters work well in tailoring the front-end 3-dB bandwidth to close to the required 3-dB bandwidth. The receiver was designed to have enough gain to boost the maximum power received to within the operating range of the ADC, without saturating any components in the receiver. The noise figure test showed a noise figure of 4.20 dB. This is 1.73 dB higher than the calculated noise figure of 2.47 dB which is a result of an underestimation of the losses in the system.

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Moes, Henderikus Jan. "A low noise PLL-based frequency synthesiser for X-band radar." Thesis, Link to the online version, 2008. http://hdl.handle.net/10019/1337.

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Kabeche, Fadela. "Développement d'une méthode de détection de la turbulence atmosphérique par radar aéroporté en bande X." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2009. http://www.theses.fr/2009VERS0049.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la définition, le développement et l’évaluation d’une méthode, appelée DTCOR (Détection de la Turbulence COnvective par Radar), de détection en temps réel de structures turbulentes, de taille comprise entre 300m et 3km à l’aide d’un radar aéroporté en bande X Doppler. Il se réalise dans le cadre d’un projet industriel de développement d’un nouveau concept de radar qui pourrait être implémenté sur les avions de ligne. Elle exploite un formalisme variationnel avec contraintes physiques qui permet d’obtenir le vent et ses dérivées. Cette méthode est évaluée sur des jeux de données (vitesses radiales et réflectivités) synthétisés à partir de représentations analytiques représentant les caractéristiques principales de ces structures turbulentes (longueur d’onde et amplitude) et sur des données réelles issues d’une campagne d’observations aéroportées
We focus on this thesis on the definition, development and evaluation of a method that we call DTCOR (Detection of Convective Turbulence by Radar). This method detects in real time the turbulent structures whose sizes are between 300m and 3km, using an airborne X-band Doppler radar. This work is realized in the frame of an industrial project whose goal is the development of a new concept of radar that would be implemented on the airliners. The technique is based on a variational formalism with physical constraints in order to obtain the wind field and its derivatives. This method is evaluated on two sets of data (radial velocities and reflectivities), the first one synthesized from analytical form representing the main features of these turbulent structures (wavelength and amplitude) and the second on real data from a campaign of airborne observations

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Domaszczynski, Piotr. "Performance evaluation of a network of polarimetric X-Band radars used for rainfall estimation." Diss., University of Iowa, 2012. https://ir.uiowa.edu/etd/3286.

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Abstract:

Networks of small, often mobile, polarimetric radars are gaining popularity in the hydrometeorology community due to their rainfall observing capabilities and relative low purchase cost. In recent years, a number of installations have become operational around the globe. The problem of signal attenuation by intervening rainfall has been recognized as the major source of error in rainfall estimation by short-wavelength (C-, X, K-band) radars. The simultaneous observation of precipitation by multiple radars creates new prospects for better and more robust attenuation correction algorithms and, consequently, yields more accurate rainfall estimation. The University of Iowa hydrometeorology group's acquisition of a network of four mobile, polarimetric, X-band radars has resulted in the need for a thoughtful evaluation of the instrument. In this work, we use computer simulations and the data collected by The University of Iowa Polarimetric Radar Network to study the performance of attenuation correction methods in single-radar and network-based arrangements. To support the computer simulations, we developed a comprehensive polarimetric radar network simulator, which replicates the essential aspects of the radar network rainfall observing process. The simulations are based on a series of physics- and stochastic-based simulated rainfall events occurring over the area of interest. The characteristics of the simulated radars are those of The University of Iowa Polarimetric Radar Network. We assess the correction methods by analyzing the errors in reflectivity and rainfall rate over the area of interest covered by the network's radars. To enable the implementation of the attenuation correction methods to the data collected by The University of Iowa Polarimetric Radar Network, we first developed a set of utilities to assist with efficient data collection and analysis. Next, we conducted a series of calibration tests to evaluate the relative calibration and channel balance of the 2 network's radars. Finally, in an attempt to verify the results obtained via computer simulations, we applied the set of attenuation correction algorithms to the data collected by The University of Iowa Polarimetric Radar Network.

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Peixoto, Guilherme Gomes. "Assinaturas de sinais de radar de alvos simples e de modelos de alvos complexos: um estudo na banda X em câmara anecóica." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2006. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=334.

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Abstract:

Este trabalho apresenta um estudo de assinaturas de sinais de radar de alvos de geometrias simples e complexas, na faixa de freqüências de 8 - 12 GHz (banda X). Os alvos de geometrias simples estudados são: esfera, placa plana, disco, cilindro, cone e refletores de canto (diedros e triedro). Como alvo de geometria complexa caracterizado tem-se o modelo em escala da aeronave ERJ-145. Os diagramas de refletividade são obtidos em câmara anecóica, na condição quase-monoestática. A calibração do sistema de medidas, na banda X, é realizada pelo uso de uma lente de Luneberg e uma placa plana. Apresenta-se um amplo e detalhado arquivo de diagramas de RCS (Radar Cross Section), dos alvos de geometrias simples, cujas informações apóiam a caracterização do alvo de geometria complexa. A redução de RCS é também avaliada considerando-se os parâmetros geometria do alvo e a aplicação de Material Absorvedor de Radiação Eletromagnética (MARE). Entre os resultados coletados pode-se mencionar que o diedro de 50 apresenta uma redução de RCS, no ângulo de 0o, de 94% em relação ao diedro de 90, devido à contribuição da geometria. É também observado que a aplicação de MARE no diedro de 90 promove uma redução da sua RCS de 99%, em 10 GHz. A caracterização do modelo da aeronave ERJ-145 mostra a complexidade da análise de diagramas de RCS de alvos complexos.

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Zwiebel, Jimmy. "Etude de l'impact orographique sur la structure microphysique horizontale et verticale des précipitations." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22642/document.

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Abstract:

Au cours de l’automne 2012, un réseau d’observation très complémentaire a été déployé dans la région des Cévennes pour la période d’observation spéciale (SOP) du projet HyMeX. Ce réseau d’observation a été spécifiquement élaboré afin d’étudier la structure et l’hétérogénéité des précipitations et en particulier, l’impact du relief sur cette structure. Dans un premier temps, l’analyse de la distribution des gouttes de pluie (DSD) au sol et le long d’un profil vertical à partir des observations nous permet de décrire précisément la structure des précipitations le long d’un gradient topographique. Afin de comprendre l’influence du relief sur cette structure, nous nous concentrons sur les processus microphysique associés à la structure des précipitations. Pour ce faire, nous définissons trois régimes de pluie et étudions l’évolution verticale de la DSD le long du gradient topographique. Les variations en nombre ou en taille dans la DSD peuvent être associées à différents processus microphysiques ou dynamiques. Pour finir, nous estimons la capacité d’un modèle paramétré de l’atmosphère tel que WRF à représenter la structure des précipitations et les processus associés dans une zone de montagne
During Fall 2012, a complementary observational network has been deployed in the Cévennes region (South of France) for the Special Observation Period (SOP) of the HyMeX project. This network has been specifically designed to study the structure and heterogeneity of precipitations and, in particulat, the impact of orography on this structure. Firstly, the analysis of the Drop Size Distribution (DSD) at the ground et along a vertical profile from ground observations allow us to describe precisely the rainfall structure along a topographical gradient. In order to understand the influence of a relief on this structure, we focus our study on the microphysical process associated with the structure of precipitations. To do so, we define three rainfall regime et study the vertical evolution of the DSD along the topographical gradient. Variations in number and size of the DSD can be associated with different microphysical or dynamical process. Finally, we estimate the capacity of a bulk atmospheric model such as WRF to represent the rainfall structure and associated mechanisms above a mountainous area

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Seck, Ibrahim. "Estimation et prévision immédiate des précipitations sur un bassin urbain." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2020. http://www.theses.fr/2020CLFAC055.

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Abstract:

Dans le contexte de changement climatique, les évènements météorologiques extrêmes sont appelés à augmenter en termes de fréquence et d’intensité. Conséquemment, le développement de systèmes d’alerte des crues soudaines est primordial pour les agglomérations urbaines. Cette thèse se penche sur deux volets de tels systèmes, à savoir l’amélioration des estimations quantitatives et la prévision immédiate des précipitations (moins de 6 heures) sur le bassin urbain « Clermont Ferrand-Riom », un bassin classé comme étant un territoire à risque important d’inondation. Deux instruments sont utilisés : le pluviomètre (réseau pluviométrique de la métropole Clermont Auvergne, et réseau pluviométrique de Météo France), et le radar météorologique (« petit » radar en bande X du Laboratoire de Météorologie Physique, et le réseau de radar ARAMIS de Météo-France). Sur le premier volet, on a examiné la performance des méthodes géostatistiques pour l’amélioration des estimations quantitatives des précipitations à haute résolution spatiotemporelle (5 minutes et 100 m), particulièrement deux méthodes multivariables (le krigeage avec dérive externe et la fusion conditionnée) pour la fusion des données radar en bande X avec les données pluviométriques locaux, et ce par type de précipitations (stratiforme, convectif ou mixte). Pour ce faire, une analyse variographique a été réalisée pour la détermination des variogrammes climatologiques caractéristiques de chaque type de précipitations. Il est en est ressorti que les estimations quantitatives des précipitations issues des données pluviométriques peuvent être améliorées de façon significative en utilisant les données radar comme variable secondaire avec les méthodes géostatistiques d’interpolation spatiale, en particulier pour la restitution de la variabilité des champs de précipitations. Deux méthodes de fusion de données radar ont également été examinées pour l’amélioration des estimations quantitatives de précipitations sur le bassin clermontois avec le radar en bande X et le produit PANTHERE (mosaïque de lames d’eau sur tout le territoire français avec une résolution de 5 minutes et 1 km avec le réseau de radars ARAMIS, essentiellement en bande C et S). La première vise à corriger les effets de l’atténuation entachant les champs en bande X en utilisant les mesures de réflectivités en bande C et S du produit PANTHERE, moins affectés par l’atténuation. La deuxième consiste à l’application de la méthode de correction quantile-quantile sur les champs de précipitations du radar en bande X pour tirer profit de la précision des mesures du produit PANTHERE. Notre évaluation de la performance de ces deux méthodes montre leur efficacité en termes de minimisation des biais des mesures du radar en bande X par rapport aux mesures pluviométriques.Dans le second volet, nous nous sommes intéressés à la capacité de notre radar en bande X à fournir des prévisions immédiates des précipitations malgré sa portée de 20 km seulement, nous avons donc appliqué une méthode « orientée objet » sur deux évènements pluvieux à partir d’images de cet instrument. Cette méthode se base sur l’identification des cellules précipitantes, la reconstitution de leurs trajectoires au fil du temps, et enfin l’extrapolation de leurs caractéristiques (comme la surface, la vitesse, la direction, le taux de précipitations moyen…) pour avoir des prévisions. Les vérifications des prévisions immédiates réalisées grâce au deux études de cas considérés montrent que les prévisions sont globalement correctes pour les échéances inférieures à 30 minutes, elles commencent à se détériorer au-delà. Les recherches menées dans le cadre de cette thèse montrent tout le potentiel que possèdent les « petits » radars pour l’estimation et la prévision immédiate des précipitations, en particulier pour les bassins urbains
Good quality rainfall estimations and nowcasts are an essential prerequisite for the development of reliable flash flood warning systems, especially for urban catchments, where the socioeconomic consequences of hazardous precipitation events are high. The risks posed by such extreme events are further heightened because of climate change. In this context, this thesis aims to investigate the potential of using a small weather radar in combination with the local rain gauge and national radar networks to improve the quantitative precipitation estimation (QPE) of rainfall, and to deliver reliable nowcasts. This research was carried out in the flood prone urban catchment of Clermont Ferrand-Riom.To improve QPEs with a high spatiotemporal resolution (5 minutes and a 100 m), the performance of geostatistical interpolation techniques has been investigated using rain gauge data as a primary variable and X-band radar data as a secondary variable for the kriging with an external drift and conditional merging techniques. Radar data was used for the inference of climatological variograms for each precipitation type (stratiform, convective or mixed) for all geostatistical interpolation techniques including ordinary kriging. The long-term evaluation of these techniques shows the benefit of using the geostatistical approach to merge rain gauge and radar data, especially to capture the spatial variability of rainfall. Additionally, two methods were examined to combine the X-band LAWR (Local Area Weather Radar) data with the PATNTHERE product (Rainfall sums with a resolution of 5 minutes and 1 km, provided by the national weather service Météo-France). The first method uses the PANTHERE product (using mainly a C-band radar over the area of interest) to correct X-band data from attenuation effects, and the second one consists of applying a quantile-quantile correction to the X-band data using the PANTHERE product to take advantage of its overall better measurement accuracy, both methods have shown satisfactory results in terms of reducing bias of X-band radar data in comparison with rain gauge data.In the second section of this research, a feature-based forecasting method has been applied to two rainfall events in order to investigate the ability of the X-band LAWR of providing reliable nowcasts. The method includes several steps aimed at identifying, tracking, and then interpolating the features of rainfall cells such as area, speed, and average precipitation intensity. The application of this method on two case studies shows that it provided satisfactory results for forecast lead times up to 30 minutes but efficiency degrades for further time frames.In conclusion, the research carried out in this thesis indicates that local X-band LAWR have great potential for rain estimates and forecast and should be considered in the development of flash flood warning systems, especially for urban catchments

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Kacou, Modeste Huberson Ahiba. "Analyse des précipitations en zone sahélienne à partir d'un radar bande X polarimétrique." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2560/.

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Abstract:

Les travaux présentés portent sur l'estimation quantitative des précipitations en Afrique de l'Ouest par télédétection active. Il s'agit plus précisément de tester l'apport d'un radar polarimétrique opérant à une fréquence atténuée (10 Ghz, bande X), pour produire des champs de pluie à haute résolution dans une région caractérisée par des précipitations intenses d'origine convective. Le contexte particulier de ces travaux est le programme de validation de la mission satellitaire Megha-Tropiques grâce auquel 2 campagnes de terrain ont permis de déployer un radar polarimétrique bande X au Sahel, au Niger en 2010 puis au Burkina Faso en 2012 et 2013. Un jeu de données radar et pluviographique conséquent, constitué de près de 200 évènements pluvieux a été analysé. Une gamme d'estimateurs radar polarimétriques a été présentée, puis chacun d'eux a été évalué sur la base de comparaisons avec les pluviographes. Une batterie de tests statistiques classiques et l'analyse des distributions fréquentielles d'intensités ont permis de comparer les performances de ces estimateurs. Les performances ont été évaluées sur une gamme d'échelles spatio-temporelles et les problèmes liés à la représentativité spatiale des pluviographes ont été analysés. Au-delà de l'évaluation "ponctuelle" des estimateurs, basée sur des comparaisons directes entre un pluviographe et un pixel radar, on a développé des méthodes originales pour comparer entre eux les champs haute résolution issus du radar et de l'interpolation des pluviographes. En s'inspirant de méthodes héritées de l'évaluation de modèles numériques les structures des champs ont été comparées en autorisant une tolérance spatiale. Ceci permet d'avoir une évaluation pertinente des champs pour des utilisations subséquentes en hydrologie ou pour la validation satellitaire. Ce travail a confirmé et étendu à la zone sahélienne certains des résultats précédents sur les performances de différents estimateurs radar en Afrique de l'Ouest ; il met en avant les très bonnes performances de l'estimation s'appuyant sur le saut de phase différentiel (KDP), et dans une moindre mesure l'estimateur basé sur l'atténuation spécifique (AH). Cette thèse confirme l'intérêt du radar bande X polarimétrique pour l'estimation quantitative des précipitations et l'analyse des systèmes précipitants en zone tropicale. Ce type de radar relativement compact et peu couteux pourrait être appliqué à la surveillance des risques hydrométéorologiques dans les zones urbaines ou le suivi de bassins particuliers (zone équipée de barrage ou haut de bassin montagneux par exemple)
This PhD work is on Quantitative Precipitation Estimation (QPE) based on Active Remote-Sensing in Africa. As part of the Megha-Tropiques Satellite Ground Validation (MTGV) field campaigns a X-band dual-polarization Doppler radar was deployed in Sahel, West-Africa : during 2010 in Niamey, Niger and during 2012-2013, in Ouagadougou, Burkina Faso. Altogether 200 convective systems were observed jointly by the radar and by a network of rain gauges. Based on this data set, a comparative study of several rainfall estimators that use X-band polarimetric radar data is presented. In tropical convective systems as encountered in Sahel, microwave attenuation by rain is significant and QPE at X-band is a challenge. Here, four algorithms based on the combined use of reflectivity, differential reflectivity and differential phase shift are evaluated against rain gauges. The comparisons are carried out for a range of space-time scales. Several comparison methods are proposed. Classical statistical scores are used to evaluate the rainfall time series derived from the radar by comparison with the rain gauges. The spatial structure of the fields and the frequency distributions of the rain rates are also compared. These are important parameters to consider when the rain-fields are to be used for hydrological applications or for satellite validation. The results show that the best performances are for the estimator based on the differential phase shift (KDP); another acceptable solution is the estimation based on the specific attenuation (AH). The overall agreement between the radar derived rainfields and the gauges is high. This PhD work confirms that X-band polarimetric radar is a (relatively) cost effective and quality option for monitoring hydro-meteorological risks in the Tropics

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Davids, Vernon Pete. "Implementation of a wideband microstrip phased array antenna for X-band radar applications." Thesis, Cape Peninsula University of Technology, 2009. http://hdl.handle.net/20.500.11838/1100.

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Abstract:

Thesis (MTech (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2009
This thesis presents the design, analysis and implementation of an eight-element phased array antenna for wideband X-band applications. The microstrip phased array antenna is designed using eight quasi-Yagi antennas in a linear configuration and is printed on RT/Duroid 6010LM substrate made by Rogers Corporation. The feeding network entails a uniform beamforming network as well as a non-uniform -25 dB Dolph-Tschebyscheff beamforming network, each with and without 45° delay lines, generating a squinted beam 14° from boresight. Antenna parameters such as gain, radiation patterns and impedance bandwidth (BW) are investigated in the single element as well as the array environment. Mutual coupling between the elements in the array is also predicted. The quasi-Yagi radiator employed as radiating element in the array measured an exceptional impedance bandwidth (BW) of 50% for a S11 < -10 dB from 6 GHz to 14 GHz, with 3 dB to 5 dB of absolute gain in the frequency range from 8 GHz to 11.5 GHz. The uniform broadside array measured an impedance BW of 20% over the frequency band and a gain between 9 dB to 11 dB, whereas the non-uniform broadside array measured a gain of 9 dB to 11 dB and an impedance BW of 14.5%. Radiation patterns are stable across the X-band. Beam scanning is illustrated in the E-plane for the uniform array as well as for the non-uniform array.

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Bekkali, Moulhime El. "Capteurs cinémométriques à antennes plaquées en bande X - applications." Lille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LIL10102.

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Abstract:

Nous avons réalisé une tête hyperfréquence d'un capteur cinémométrique à effet Doppler permettant d'obtenir la vitesse, le sens de marche et la distance parcourue par des véhicules terrestres. Ce travail est orienté d'une part vers des applications ferroviaires dans le cadre du projet ASTREE de la SNCF et d'autre part vers des applications routières pour l'étude d'un radar automobile. Nous nous sommes intéressés particulièrement à la partie antenne du capteur. Dans une première partie nous décrivons cette tête hyperfréquence ainsi que les antennes imprimées utilisées. Dans une deuxième partie nous validons le fonctionnement de l'ensemble du capteur sur un site SNCF nous présentons les résultats de deux campagnes d'essais dont l'une de 2400 km est effectuée dans des conditions d'exploitation normales sur la ligne Paris-Le Havre. Dans une troisième partie nous étudions l'antenne à coupler sur le radar automobile: nous introduisons l'effet Janus ainsi que les antennes à lobes inclinés. Enfin et dans une dernière partie nous étudions la conception et la réalisation de ces antennes en technologie imprimée

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Da, Silva Rocha Paz Igor. "Quantification de l'hétérogénéité des précipitations et mesure radar bande-X pour améliorer les prévisions des inondations." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1025/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse était d'apporter une approche géophysique non linéaire à l'hydrologie urbaine. Elle a visé l'étude de la mise à l'échelle et de l'intermittence de la non-linéarité des précipitations, la réalisation d'une méthode de prévision stochastique à très court terme ("nowcast"), ainsi que son application aux processus hydrologiques dans les environnements (semi-) urbains. La partie modélisation hydrologique globale concerne la vallée de la Bièvre, zone semi-urbanisée de 110 km2 dans le sud-ouest de la région parisienne. Par conséquent, trois études différentes ont été réalisées dans cette zone à l'aide de deux modèles hydrologiques : le modèle conceptuel semi-distribué InfoWorks CS appliqué sur tout le bassin versant de Bièvre ; et le modèle physique complètement distribué Multi-Hydro, développé à l'École des Ponts ParisTech, appliqué sur deux sous-bassins versants de la Bièvre. Les principaux objectifs étaient de mieux comprendre les impacts de la variabilité spatio-temporelle des données pluviométriques en utilisant deux produits (les données radar bande-C de Météo-France avec une résolution de 1 km x 1 km x 5 min, et les données radar DPSRI band-X de l'ENPC à une résolution de 250 m x 250 m x 3.41 min) comme entrées pour les modèles, et d'identifier les capacités de chaque modèle pour traiter des données à une meilleur résolution, telles que la bande-X. Ensuite, les résultats obtenus démontrent que la fiabilité des simulations hydrologiques dépend intrinsèquement des caractéristiques des données pluviométriques. De plus, les données du radar bande-X pourraient mesurer des pics de précipitations plus élevés et le modèle complètement distribué était plus sensible à une meilleure résolution des données pluviométriques. Par la suite, des données de pluie provenant des radars météorologiques situés à des endroits complètement différents (Brésil, France, Japon) ont été analysées et comparées statistiquement afin d'améliorer la compréhension générale du comportement scalant des précipitations. De plus, le théorème d'intersection a été appliqué pour mettre en évidence les impacts de la variabilité spatiale d'un réseau virtuel de pluviomètres, qui a été généré en considérant l'emplacement des centres de masse de chaque sous-bassin versant de la vallée de la Bièvre. Ainsi, il a été possible d'identifier que la fractalité du réseau virtuel a conduit à une perte d'information importante des champs de pluie, biaisant leurs statistiques. Cela indique que le processus commun (largement retrouvé dans la littérature) de calibration des données radar à l'aide de pluviomètres devrait correctement prendre en compte cette fractalité. Enfin, une nouvelle approche de prévision stochastique immédiate a été proposée, à l'aide du modèle des multifractals universels (UM) en cascades continues. Cette méthode a été appliquée aux données des radars pluviométriques de la région amazonienne brésilienne et de Paris. Bien qu'il soit encore en développement et nécessite quelques améliorations, les premiers résultats obtenus avec ce modèle de prévision présenté ici sont vraiment encourageants et corroborent une fois de plus le besoin de données à haute résolution spatio-temporelle pour faire face aux crues soudaines
The focus of this thesis was to bring a nonlinear geophysical approach to urban hydrology. It aimed the study of rainfall non-linearity scaling and intermittency, achieving a stochastic very short-range forecast (nowcast) method, as well as its application to hydrological processes in (semi-) urban environments. The overall hydrological modelling part concerned the Bièvre Valley, which is a 110 km2 semi-urbanized area in the southwest of Paris region. Therefore, three different studies were performed within this area using two hydrological models: the conceptually-based semi-distributed model InfoWorks CS over the total Bièvre catchment, and the physically-based fully-distributed model developed at École des Ponts ParisTech called Multi-Hydro over two sub-catchments. The main goals were to better understand the impacts of spatio-temporal variability of rainfall data by using two products (the Météo-France C-band radar data with a resolution of 1 km x 1 km x 5 min; and the ENPC DPSRI X-band radar data at a 250 m x 250 m x 3.41 min resolution) as input to the models, and to identify the capacities of each model to deal with better resolution data, such as the X-band one. Then, the obtained results demonstrate that the reliability of the hydrological simulations are intrinsically dependent on rainfall data features. Moreover, the X-band radar data could measure higher peaks of rainfall rates and the fully-distributed model was more sensitive to better resolution rainfall data. Afterwards, different weather rainfall radar data from completely different sites (Brazil, France, Japan) were statistically analysed and compared in order to improve the general comprehension of rainfall scaling behaviour. In addition, the Intersection Theorem was applied to highlight the impacts of spatial variability of a virtual rain gauge network. The latter was generated by considering the location of each Bièvre Valley sub-catchment mass centre. Thus, it was possible to identify that the fractality of the virtual network led to an important information loss of the rainfall fields, biasing their statistics. This indicates that the common process (largely found in literature) of radar data calibration using rain gauges should be properly take into account this fractality. Finally, a new stochastic nowcast approach was proposed, using the continuous in scale cascade Universal Multifractals (UM) model. This method was applied to weather rainfall radar data from the Brazilian Amazon region and Paris. Although it is still under development and needs some improvements, the first results obtained with this forecast model presented here in this thesis are really encouraging and once more corroborate to the need of high spatio-temporal resolution data to cope flash floods

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AIRIAU, OLIVIER. "Etude bistatique en bande x d'une liaison radar en mouvement dans un environnement maritime." Nantes, 2000. http://www.theses.fr/2000NANT2012.

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Abstract:

L'etude proposee concerne la modelisation d'une liaison radar polarimetrique en configuration bistatique pour le cas general ou l'emetteur, la cible et le recepteur sont en mouvement. Ce nouveau type de radar procure une solution aux limitations des radars monostatiques scalaires actuellement operationnels. En effet la polarimetrie radar associee a une configuration bistatique contribue a augmenter l'information disponible sur la cible detectee ameliorant ainsi son identification, mais aussi a reduire l'efficacite des techniques de furtivite. Ce type de radar trouve alors tout son interet lors de la detection de cibles dans un environnement perturbe comme c'est le cas dans les milieux naturels tels que l'environnement maritime ou alors dans un contexte de guerre electronique. L'objectif est de proposer une modelisation de la liaison dans son integralite. L'expression temporelle du signal recu est donnee sous forme de tension detectee par l'antenne de reception en fonction du rayonnement des antennes d'emission et de reception, de la forme d'onde emise, de la diffusion par la cible, des phenomenes lies a la propagation dans l'atmosphere, et des parametres geometriques de la liaison (position, vitesse de l'emetteur, de la cible et du recepteur). La diffusion par la surface de la mer est modelisee en utilisant soit le modele des petites perturbations, soit le modele a deux echelles. Deux methodes d'analyse spectrale sont proposees, dans le but d'extraire les parametres de la cible contenus dans le signal recu par le radar. L'outil de simulation d'une liaison radar vetorielle bistatique developpe presente une grande flexibilite. Il est enfin applique a la detection de cibles evoluant dans un environnement maritime pour une configuration de la liaison monostatique, bistatique, fixe ou en mouvement.

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Algafsh, Abdullah. "Calibration of airborne L-, X-, and P-band fully polarimetric SAR systems using various corner reflectors." Doctoral thesis, University of Cape Town, 2017. http://hdl.handle.net/11427/26937.

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Abstract:

Synthetic aperture radar polarimetry is one of the current developments in the field of remote sensing, due to the ability of delivering more information on the physical properties of the surface. It is known as the science of acquiring, processing and analysing the polarisation state in an electromagnetic field. The increase of information with respect to scalar radar comes at a price, not only for the high cost of building the radar system and processing the data or increasing the complexity of the design, but also for the amount of effort needed to calibrate the data. Synthetic aperture radar polarimetric calibration is an essential pre- processing stage for the correction of distortion interference which is caused by the system inaccuracies as well as atmospheric effects. Our goal, with this thesis, is to use multiple passive point targets to establish the difference between fully, and compact polarimetric synthetic aperture radar systems on both calibration, and the effects of penetration. First, we detail the selection, design, manufacture, and deployment of different passive point targets in the field for acquiring X- and P-band synthetic aperture radar data in the Netherlands. We started by presenting the selection and design of multiple passive point targets. These were a combination of classic trihedral and dihedral corner reflectors, as well as gridded trihedral and dihedral corner reflectors. Additionally, we detailed the construction of these corner reflectors. The number of constructed corner reflector totalled sixteen, where six are for X-band and six for P-band, as well as four gridded corner reflectors for X-band. Finally, we present the deployment of the corner reflectors at three different sites with carefully surveyed and oriented positions. a Then, we present the calibration of three different fully polarimetric synthetic aperture radar sensors. The first sensor is the L-band synthetic aperture radar sensor and we acquired data using two square trihedral corner reflectors. The calibration includes an evaluation of two crosstalk methods, which are the Quegan and the Ainsworth methods. The results showed that the crosstalk parameters for the Quegan method are all between -17 dB to -21 dB before calibration, while there is a small improvement in the range of 3 dB after calibration. While the Ainsworth method shows around -20 dB before calibration, and around -40 dB after calibration. Moreover, the phase, channel imbalance, and radiometric calibration were corrected using the two corner reflectors. Furthermore, the other two synthetic aperture radar sensors are X- and P-band synthetic aperture radar sensors, and we acquired polarimetric data using our sixteen corner reflectors. The calibration includes the crosstalk estimation, and correction using the Ainsworth method and the results showed the crosstalk parameters before calibration for X-band are around -23 dB, and they are around -43 dB after calibration, while crosstalk parameters before calibration for P-band are around -10 dB, and they are around -30 dB after calibration. The calibration also includes the phase, channel imbalance, and radiometric calibration, as well as geometric correction and signal noise ration measurement, for both X- and P-band. Next, we present the performance of gridded trihedral and dihedral corner reflectors using an X-band synthetic aperture radar system. The results showed both gridded trihedral and dihedral reflectors are perfect targets for correcting the amplitude compared to classical corner reflectors; however, it is not possible to use the gridded reflectors to correct the phase as we need a return from two channels to have a zero-phase difference between the polarisation channels H - V. Furthermore, we detail the compact polarimetric calibration over three com- pact polarimetric modes using a square trihedral corner reflector for the X-band dataset. The results showed no change in the π/mode while a 90ᵒ phase bias showed in the CTLR mode. Finally, the DCP mode showed a 64.43° phase difference, and it was corrected to have a zero phase, and the channel imbalance was very high at 45.92, the channels were adjusted to have a channel imbalance of 1. b Finally, an experiment to measure the penetration and reduction of P-band signal from a synthetic aperture radar system was performed using two triangular trihedral corner reflectors. Both of them have 1.5 m inner leg dimensions. The first triangular trihedral corner reflector was deployed in a deciduous grove of trees, while the other one was deployed a 10 m distance away on a grass covered field. After system calibration based on the reflector in the clear, the results showed a reduction of 0.6 dB in the HH channel, with 2.28 dB in the W channel. The larger attenuation at W is attributable to the vertical structure of the trees. Additionally, we measured the polarimetric degradation of the triangular trihedral corner reflector immersed in vegetation (trees). Further, after calibration, the co-polarisation phase difference is zero degrees for the triangular corner reflector which was outside the trees, and 62.85ᵒ for the corner reflector inside the trees. The designed and fabricated X- and P-band SAR can work operationally with the calibration parameters obtained in this thesis. The data generated through the calibration experiments can be exploited for further applications.

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Altan, Hakki Ilhan. "X-band High Power Ferrite Phase Shifters." Master's thesis, METU, 2010. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12612410/index.pdf.

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Abstract:

Ferrite phase shifters are key components of passive phased array antenna systems. In a modern radar system, microwave components in the transmit path should handle high microwave power levels. Also low loss operation in phase shifters is critical, since radar range depends on the microwave power transmitted from the antennas. In this respect, ferrite phase shifters provide required performance characteristics for phased array radar systems. In this thesis, Reggia-Spencer type and twin-toroid type ferrite phase shifters operating at X-Band are designed, simulated, fabricated and measured. Measurements of the fabricated ferrite phase shifters are compared with simulation results. Electromagnetic simulations are performed using CST.

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Brundage, William D. "VLA X-Band Preparation for Voyager 2 at Neptune." International Foundation for Telemetering, 1987. http://hdl.handle.net/10150/615320.

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Abstract:

International Telemetering Conference Proceedings / October 26-29, 1987 / Town and Country Hotel, San Diego, California
The Very Large Array (VLA) radio telescope, located in west-central New Mexico, obtains high-resolution radio images of astronomical objects by using Fourier aperture synthesis with 27 antennas. With the addition of X-band to its receiving capabilities by 1989, and when arrayed with the Goldstone Deep Space Communications Complex (GDSCC), the VLA will double the Deep Space Network (DSN) receiving aperture in the U. S. longitude for signals from Voyager 2 at Neptune. This paper describes the VLA and the installation of the X-band system, its operation and performance for Voyager data reception, and its capabilities for other science at X-band.

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Wigertz, Fredrik. "Using linear regression and neural network to forecast sewer flow from X-band radar data." Thesis, Uppsala universitet, Institutionen för informationsteknologi, 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-442629.

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Abstract:

The climate adaptation of our cities and the optimization of our technical systems with regards to weather sets high demands on the availability and the processing of weather data. The possibility to forecast disturbances of influent flow rate to wastewater treatment plants allow control systems counteract these disturbances before they have a harmful effect on the treatment processes. These forecasts can be made by different models A neural network models complex patterns between different data sets through a multi-layered structure containing a large amount of transformation functions. The aim of this project was to examine how the complex neural network performed compared with a simpler linear regression model when forecasting wastewater flow using high resolution X-band rain radar data. The study also investigated to what extent X-band rain radar data contributes to the performance of the model. The performance was evaluated at rain flow periods only. Wastewater flow data were provided by Avedøre wastewater treatment plant in Copenhagen operated by BIOFOS. The X-band rain radar data was provided by HOFOR. The neural network was developed by Informetics on the TensorFlow platform. This project concluded that the neural network and the linear regression model performed equally well at predicting when a rain flow period began. The neural network was more accurate at predicting the flow rate while the linear regression was better at approximating the accumulated flow over an entire rain flow period. Using additional rain data up to 30 km within the radar station location in comparison with using data only from within the catchment indicated a 20 to 30-minutes improvement of possible lead time. A conceivable lead time when forecasting the sewer flow to Avedøre wastewater treatment plant was estimated to be around 4 hours.
Det föreligger höga krav på tillgänglighet och bearbetning av väderdata för att kunna optimera tekniska system i förhållande till väder och klimat. Att kunna förutsäga ändrat inkommande flöde till avloppsreningsverk möjliggör för kontrollsystem att kunna motverka negativa konsekvenser på reningsprocesserna på grund av det ändrade flödet. X-band radardata kan användas för att prognoser av flöden med hjälp av olika modeller.Ett neuralt nätverk, reproducerar komplexa mönster mellan olika dataset genom en struktur med flera lager och en mängd överföringsfunktioner. Målsättningen med det här projektet var att utvärdera hur ett komplext neuralt nätverk presterar jämfört med en enklare regressionsmodell i att förutsäga avloppsflöde med hjälp av högupplöst X-band radardata. I projektet undersöktes också hur tillgång av olika radardata kunde bidra till modellens prestanda. Modellerna utvärderades endast under regnflödesperioder. Data över avloppsflödet som användes i projektet kom från Avedøre avloppsreningsverk i Köpenhamn. Reningsverket drivs av BIOFOS. Radardata kom från HOFOR. Det neurala nätverket som användes har utvecklats av Informetics på plattformen Tensorflow. Slutsatser som kunde dras i projektet var att det neurala nätverket och den linjär regressionsmodellen var lika bra på att förutsäga när en regnflödesperiod startade. Det neurala nätverket kunde förutsäga det momentana flödet bättre än regressionsmodellen, medan det omvända gällde för att uppskatta den totala flödesvolymen under en hel regnflödesperiod. Genom att använda ytterligare regndata, upp till 30 kilometer från radarstationen, jämfört med att endast använda data från avrinningsområdet kunde en 20–30 minuters förbättring av den möjliga prognostiden påvisas. En tänkbar prognostiden för att förutsäga avloppsflödet till Avedøre avloppsreningsverk visades ligga omkring 4 timmar.

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Guzel, Kutlay. "X-band High Power Solid State Rf Switch." Master's thesis, METU, 2012. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12614654/index.pdf.

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Abstract:

RF/Microwave switches are widely used in microwave measurement systems, telecommunication and radar applications. The main purposes of RF switches are Tx-Rx switching, band select and switching the signal between different paths. Thus, they are key circuits especially in T/R modules. Wideband operation is an important criterion in EW applications. High power handling is also a key feature especially for radars detecting long range. In this study, different types of high power solid state switches operating at X-Band are designed, fabricated and measured. The main objectives are small size and high power handling while keeping good return loss and low insertion loss. The related studies are investigated and analyzed. Solutions for increasing the power handling are investigated, related calculations are done. Better bias conditions are also analyzed. The measurement results are compared with simulations and analysis. Circuit designs and simulations are performed using AWR®
and CST®
.

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Zarookian, Ruffy. "Feasibility of Spectrum Sharing Between Airborne Weather Radar and Wireless Local Area Networks." Thesis, Virginia Tech, 2007. http://hdl.handle.net/10919/35841.

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Abstract:

Emerging technologies such as wireless local area networks and cellular telephones have dramatically increased the use of wireless communications services within the last 10 years. The shortage of available spectrum exists due to increasing demand for wireless services and current spectrum allocation regulations. To alleviate this shortage, Research aims to improve spectral efficiency and to allow spectrum sharing between separately managed and non-coordinating communications systems. This thesis explores the feasibility of spectrum sharing between airborne weather radar and wireless local area networks at 9.3 GHz – 9.5 GHz. Characteristics of flight paths of aircraft using airborne weather radar and the low duty cycle of radar transmissions offer unique opportunities for spectrum sharing. But it was found that the extremely sensitive receivers provide challenges for designing a communications system meant for widespread use. The probability of causing harmful interference to airborne weather radar is too great for most types of wireless local area networks, but a direct sequence spread spectrum scheme could share spectrum with airborne weather radar. Bit errors in wireless local area network links caused by airborne weather radar interference do not significantly decrease the performance of the wireless local area network system. The distribution of interference outside of the airborne weather radar receiver by using direct sequence spread spectrum combined with the acceptable bit error rates indicate that while spectrum sharing between airborne weather radar and wireless local area network at 9.3 GHz – 9.5 GHz is not feasible, direct sequence spread spectrum systems can share spectrum with airborne weather radars under more limited assumptions.
Master of Science

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Erdol, Tuncay. "X-band Rf Switch Implementation In Substrate Integrated Waveguide." Phd thesis, METU, 2012. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12615057/index.pdf.

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Abstract:

An RF switch in substrate integrated waveguide (SIW) technology for X-band is designed and demonstrated. Design is based on embedding shunt pin diodes of the switch in an evanescent mode waveguide filter. At reverse bias, pin diodes formed a part of filter'
s capacitances. Thus switch also functions as a filter when it is in &ldquo
on&rdquo
state. At forward bias of diodes, capacitances of the filter are short circuited to obtain a good isolation. The same circuit structure is used to design a tunable filter and an RF power limiter which also functions as a filter. Several RF functions usually used in RF frontends (power limiting, filtering, switching) are combined in a single circuit which helps miniaturization of the frontend. The circuit can be produced with standard PCB and chip&
wire technology. The circuits developed have comparable performances with microstrip counterparts and they are advantageous to use in microwave systems using SIW as the basic transmission medium and need filtering functionality.

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Coetzer, Darren Grant. "Design and implementation of a X-band transmitter and frequency distribution unit for a synthetic aperture radar." Thesis, University of Cape Town, 2004. http://hdl.handle.net/11427/6713.

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Abstract:

Synthetic aperture radar (SAR) can provide high-resolution images of extensive areas of the earth's surface from a platform operating at long ranges, despite adverse weather conditions or darkness. A local consortium was established to demonstrate a consolidated South African SAR ability to demonstrate to the local and international communities, by generating high quality images with a South African X-band demonstrator. This dissertation forms part of the project. It aims to describe the design and implementation of the transmitter and associated frequency distribution unit (FDU) for the SASAR II, X-band SAR. Although the transmitter and FDU are two separate units, they are ultimately linked. The transmitter has the task of taking a low-power, baseband, chirp waveform and. through a series of mixers, filters and amplifiers, converting it to a high-power, microwave signal. The FDU is essentially the heart of the transceiver and provides drive to all the mixer local oscillator (LO) inputs. It also clocks the DAC and ADC which allow the essentially analogue transceiver to communicate with the digital circuitry. It is found that the chirp signal produced is of satisfactory fidelity. LO feed through, however, is superimposed at the chirps' centre frequency. As a result of previous stages, spurious signals exist at 16 MHz offset from the chirps' centre frequency and at 9142 MHz. The system transfer function reveals that 2 dB roll-off is present at the outer frequencies of the chirp signal. Group delay in the transmitter filters and amplifiers is held responsible for this.

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Singh, Abhijeet. "Weather Radar-Based Terrain Referenced Navigation and Integrity Monitoring Using Image Processing and Tracking Techniques." Ohio University / OhioLINK, 2007. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ohiou1195164741.

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Brammeier, John R. "On the performance of X-band dual-polarization radar-rainfall estimation algorithms during the SMAPVEX-16 field campaign." Thesis, University of Iowa, 2019. https://ir.uiowa.edu/etd/6915.

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Abstract:

Soil moisture estimates from space on a continuous spatial domain could afford researchers with insight about agricultural productivity, flood vulnerability, and biological processes. To evaluate satellite soil moisture estimates, the SMAPVEX-16 experiment was one of a suite of verification data collection campaigns for NASA’s Soil Moisture Active Passive satellite. Soil moisture and its role in rainfall partitioning are of great interest to researchers at the Iowa Flood Center [IFC], which was founded in Iowa City, Iowa after a devastating flood event in 2008. A network of two dual-pol capable X-band radar units owned by the IFC, as well as five tipping bucket rain gauges, complemented by 15 from the USDA’s Agricultural Research Service were deployed in Central Iowa from May to August 2016 to monitor precipitation on a fine spatiotemporal domain. The data from this particular experiment was analyzed. Several radar-rainfall algorithms were assembled with a focus on assimilating multivariate radar data. Different variables allow researchers to overcome problems due to signal attenuation by X-band radars, and process radar observations into rainfall accumulations by several methods popular in the literature. Special techniques for accumulating instantaneous rainfall rates at discrete observation intervals were employed to account for the movement of storms. The rain totals between the observation points were estimated and the accumulations were compared to the rain gauge totals. Methods of rain rate calculation that assimilate many sources of data, such as radar reflectivity, differential reflectivity, and specific differential phase shift yielded the best results.

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Muirhead, Fiona. "Exploiting sparsity for persistent scatterer detection to aid X-band airborne SAR tomography." Thesis, University of Edinburgh, 2017. http://hdl.handle.net/1842/28880.

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Abstract:

This thesis evaluates the potential for using line of sight returns and return signals from underneath a forest canopy using X-band, airborne synthetic aperture radar (SAR) tomography. Approximately 30% of the Earth’s land surface is covered by vegetation, therefore global digital elevation models (DEMs) contain a signal from the forest canopy and not the ground. By uncovering new techniques to find the ground signals, using data collected from airborne platforms as verification, such procedures could be applied to currently operational and future X-band, spaceborne systems with the aim of resolving much of the vegetation bias on an international scale. Data from three sources is presented; data collected from Selex ES’s SAR systems, the GOTCHA dataset and simulated data. Before carrying out tomography it is shown that SAR interferometry (InSAR) can successfully be applied to X-band, helicopter data. A scatterer defined as a candidate persistent scatterer (CPS) is introduced, where the pixels are stable and coherent over a matter of days. An algorithm for selecting CPSs is developed by exploiting sparsity and a novel choice of hard thresholding operator. Using simulated forestry and SAR information the effects of changing input parameters on the outcome of the tomographic profile is analysed. What is found in this study is that model simulations demonstrate that ground points can be detected if the platform motion is relatively stable and that temporal decorrelation over the forest volume is kept to a minimal. An understory can confuse the tomographic profile since less line of sight observations can be made. By combining line of sight observations alongside new tomography techniques on high resolution SAR data this thesis shows it is possible to detect ground scatterers, even at X-band.

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Aubert, Maelle. "Caractérisation de l'état de surface des sols nus agricoles par imagerie radar TerraSAR-X." Phd thesis, AgroParisTech, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00764268.

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Abstract:

Dans un contexte de développement durable, la gestion des sols et des ressources en eau est un enjeu primordial non seulement d'un point de vue environnemental mais aussi socio-économique. L'humidité, la rugosité, la composition et la structure du sol sont des variables clés pour la compréhension et la modélisation des catastrophes naturelles telles que l'érosion, la sécheresse ou les inondations. Pour des sols nus agricoles (très propices au ruissellement), de nombreuses études ont déjà montré le potentiel des données RADAR acquises en bande C pour la cartographie de l'humidité et la rugosité du sol. Cependant l'application de ces méthodes dans un cadre opérationnel était limitée. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse présentent un premier volet sur l'analyse de la sensibilité aux états de surface (EDS) du sol du signal en bande X du capteur TerraSAR-X à très haute résolution spatiale et temporelle. Différentes configurations TerraSAR-X ont été analysées et les résultats ont permis de définir les configurations instrumentales optimales pour caractériser chaque paramètre d'EDS du sol. La comparaison de la sensibilité du capteur TerraSAR-X à celle des capteurs en bande C montre que le capteur TerraSAR-X est sans conteste le plus adapté pour estimer et cartographier l'humidité du sol à des échelles fines (50 m²). Le second volet était de développer une méthode permettant d'estimer et de cartographier l'humidité des sols nus agricoles. Dans ce but, les méthodes d'inversion généralement utilisées en bande C ont été testées sur les données en bande X. La précision sur les estimations d'humidité issues de l'algorithme d'inversion du signal TerraSAR-X a été déterminée et l'applicabilité de la méthode sur de nombreux sites d'étude a été testée avec succès. Une chaine de traitements cartographiques allant de la détection des sols nus à l'estimation de l'humidité et ne nécessitant qu'une seule image TerraSAR-X a été développée. Cette chaine innovante de traitements cartographiques " automatique et autonome " devrait permettre d'utiliser les données TerraSAR-X pour cartographier l'humidité du sol en mode opérationnel.

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Dumoulin, Guy. "Effets de la géométrie de surface de champs agricole sur des images radar aéroportées en bande X et C." Mémoire, Université de Sherbrooke, 1987. http://hdl.handle.net/11143/11137.

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Abstract:

Résumé : Les variations du signal radar en bandes X et C (SAR-580) de différentes surfaces agricoles sont évaluées en fonction de l'angle d'incidence et de l'orientation des rangs de culture. Le secteur d'étude a été survolé à deux reprises, selon un trajet aller et retour, pour permettre une étude sous deux visées différentes. L'application de modèles statistiques de régression linéaire, multiple et polynomiale a démontré que l'angle d'incidence et l'angle azimutal contribuent de façon significative sur les valeurs relatives de rétrodiffusion. Les meilleurs résultats, basés sur la valeur du coefficient de détermination (R=2), sont obtenus par application de modèles polynomiaux du second et du troisième degré.||Abstract : Variations in the radar signal in X and C bands (SMR-580) have been evaluated as a function of the incidence angle and the azimuth of row crops.. Two parallel +light lines with opposing look directions moere recorded over the study area. Using linear, multiple and polynomial regression models, we have demonstrated that the azimuth angle and the incidence angle contrebute 30 to 50 percent of the variance in the radar data. The best models were found using second and third degree regressions.

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Diss, Stéphanie. "Apport de l'imagerie radar pour la connaissance spatio-temporelle des champs de pluie : utilisation pour une modélisation prédictive des crues." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066038.

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Abstract:

Le but de cette étude est de vérifier l’apport d’une information spatialisée de la pluie, en particulier avec l’imagerie radar, dans une modélisation hydrologique opérationnelle, le modèle GR3H. Deux radars étaient placés près de Collobrières dans le Sud Est de la France. Le premier est un radar en bande X à double polarisation (Hydrix®) associé à l’algorithme ZPHI®. Le second est un radar en bande S (Météo France). La pertinence des lames d’eau obtenue avec les radars en bande S et en bande X diminue de manière significative à plus de 60 km des radars, en particulier pour le radar en bande X. Pour des distances entre 30 et 60 km, les radars en bande S et en bande X donnent des résultats similaires lorsque l’on considère un pas de temps horaire. Le radar en bande X ne nécessite pas de recalage avec les mesures au sol, ce qui est utile pour des zones sans réseau de pluviomètres. L’influence d’une information spatialisée de la pluie sur le modèle GR3H simplifié est étudiée. L’imagerie radar ne permet pas d’avoir une chronique de pluie assez ancienne pour réaliser raisonnablement un calage du modèle. Les données de pluie sont donc interpolées avec les 17 pluviographes du bassin du Réal Collobrier. Les calages les plus pertinents sont obtenus avec une modélisation distribuée, les paramètres de transfert sont distribués en fonction de la distance, couplée à une information spatialisée de la pluie. La comparaison, en validation, de ces calages optimums et de la modélisation distribuée calée avec des paramètres de transfert fixes (méthode opérationnelle d’AIGA) montre des similarités pour la mise en alerte des crues sur le bassin du Réal Collobrier.

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Gorrab, Azza. "Développement et validation de méthodologies pour le suivi des états de surface des sols agricoles nus par télédétection radar (bande X)." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30039/document.

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Abstract:

Le recours à la caractérisation des états hydrique, géométrique et physique de surface du sol est essentiel dans la gestion et la conservation des ressources naturelles dans les régions agricoles semi-aride. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse visent à estimer la variabilité spatio-temporelle des paramètres de surfaces agricoles nues (humidité, rugosité et texture) moyennant des données radars multi-temporelles acquises en bande X à haute résolution spatiale. Une nouvelle description de l'état géométrique des sols est d'abord proposée à travers l'estimation d'un nouveau paramètre de rugosité, le paramètre Zg, estimé en fonction de trois paramètres statistiques de rugosité (écart type des hauteurs "s", longueur de corrélation "l" et la forme de la fonction de corrélation). Les simulations des signaux radar montrent une très forte corrélation avec ce paramètre de rugosité. L'apport du paramètre Zg est confirmé à travers une large base de données expérimentale et spatiale acquises sur différents sites en France. Le deuxième volet de cette thèse présente une analyse des sensibilités des signaux radars issus de capteurs (TerraSAR-X et COSMO-SkyMed), aux paramètres de surface (l'humidité et les trois paramètres de rugosité : s, Zs=s2/l et Zg). Une forte corrélation est observée entre les mesures radars acquises à différentes configurations (polarisations HH et VV, et à 26° et 36°d'incidences) et tous les paramètres du sol. Cette analyse est suivie par des comparaisons des coefficients de rétrodiffusion réels et simulés à partir des modèles physique et semi empirique couramment utilisés : Modèle d'équation intégrale " IEM " de Fung et al., 1992, Modèle de Dubois (Dubois et al., 1995) et le Modèle IEM empiriquement calibré par Baghdadi et al., 2011. Le dernier modèle a montré une forte cohérence avec les mesures radar. Dans le troisième volet, une méthode empirique de détection de changement est développée, en combinant les images radars TerraSAR-X avec des données d'humidités ponctuelles dérivées du réseau des 7 capteurs repartis sur la zone d'étude en continue, pour spatialiser l'état hydrique du sol. La performance de l'algorithme proposé, est évaluée et validée sur de nombreuses parcelles de référence. La spatialisation de la teneur en argile des sols est déduite à partir du calcul de la moyenne des cartes de l'état hydrique du sol (une erreur quadratique moyenne équivalent à 108 g/kg). Pour cartographier la rugosité des sols, des relations empiriques reliant le signal radar aux paramètres de rugosité (Ecart type des hauteurs et le paramètre Zg) étaient élaborées. En inversant les mesures radars, les cartes de rugosité qui en résultent, ont permis de distinguer différents états de surface des sols (labourés, dégradés ou en jachère). Dans le dernier volet, un modèle d'estimation du bilan hydrique des sols agricoles nus " MHYSAN " qui simule l'évaporation et l'état hydrique surfacique est développé. Cette dernière partie souligne le potentiel de calibrer un modèle hydrologique des sols en assimilant les produits d'humidité radars
The characterization of geometric, water and physical surface soil parameters for semi-arid regions is a key requirement for sustainable agricultural management and natural resources conservation. In this context, the current study aims to estimate the spatio-temporal variability of soil properties (soil moisture, roughness and texture) using multi-temporal X-band radar images acquired at high spatial resolution over bare agricultural site in Tunisia. In the first section of this work, a new roughness parameter was proposed; it was the Zg parameter which combines the three most commonly used soil parameters: root mean surface height "s", correlation length "l", and correlation function shape, into just one parameter. A strong correlation was observed between this new parameter and the radar backscattering simulations. The parameter Zg was validated using large database acquired at several agricultural sites in France. Secondly, the sensitivity of X-band TerraSAR-X and COSMO-SkyMed sensors to soil moisture and different roughness parameters (s, Zs=s2/l and Zg parameters) was analyzed. The radar measurements acquired at different configurations (HH and VV polarizations, incidence angles of 26° and 36°) were found to be highly sensitive to the various soil parameters of interest. After that, the performance of different physical and semi-empirical backscattering models (IEM, Baghdadi-calibrated IEM and Dubois models) is compared with SAR measurements. Considerable improvements in the IEM model performance were observed using the Baghdadi-calibrated version of this model. Thirdly, an empirical change detection approach was developed using TerraSAR-X data and ground auxiliary thetaprobe network measurements for the retrieval of surface soil moisture at a high spatial resolution. The accuracy of the soil moisture retrieval algorithm was determined, and validated successfully over numerous test fields. Maps of soil clay percentages at the studied site were derived from the mean of the seven soil moisture radar outputs (a root mean square error equal to 108 g/kg). To retrieve surface soil roughness, empirical expressions were established between backscattering TerraSAR-X coefficients data and the roughness parameters (s and Zg). By inversing radar signals, resulting surface roughness maps have revealed that is possible to use spatial roughness variability observations at plot scale to identify soil surface changes between multi-temporal images. Finally, a Bare Soil HYdrological balance Model "MHYSAN" was developed to estimate surface evaporation fluxes and soil moisture time series over our study site. The present section of this work highlighted the feasibility of calibrating our proposed MHYSAN model through the use of multi-temporal TerraSAR-X moisture products

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Al-Sakka, Hassan. "Contribution à l'étude de la couche limite en ciel clair et sous la précipitation à partir du radar en bande X, CURIE (Canopée Urbaine Radar pour l'étude des Interactions et des Echanges)." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00681678.

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Abstract:

L'étude de la couche limite atmosphérique (CLA) est indispensable pour différents types d'investigations (études des propriétés atmosphériques, surveillance de la pollution, études environnementales). Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés atmosphériques dans la CLA, la turbulence de petite échelle et les précipitations, à partir du radar CURIE. Les données de CURIE, en ciel clair dont le vent, ont été analysées et comparées avec d'autres instruments de télédétection sur le site de SIRTA (radar UHF, Sodar et Lidar). Les résultats ont montré que CURIE est un instrument adapté à l'étude de la CLA jusqu'à 700m d'altitude. D'autres paramètres comme la turbulence d'indice Cn², l'inversion radiative matinale et l'entraînement sommital associé peuvent être estimés. En cas de précipitation, des comparaisons ont été effectuées avec un disdromètre et ont montré que CURIE dans les très basses couches permet l'étude des précipitations. Un cas de précipitation de neige a été également étudié. Des méthodes de représentations spectrales et une méthode de séparation du signal provenant de la turbulence en présence de précipitation ont été développées qui ouvrent une piste de recherche, utilisant le radar CURIE pour l'analyse des mouvements turbulents en présence de précipitation.

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Geoffroy, Mangini. "Etude d'un radar cohérent fonctionnant en mode pulsé : application à la surveillance maritime." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00803212.

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Abstract:

Le secteur maritime présente un besoin de surveillance et de sauvegarde qui concerne la sécurité des vies en mer, la protection de l'environnement ou encore la lutte contre le trafic illégal et le terrorisme. Parmi les moyens développés pour assurer cette fonction connue sous le nom de Vessel Traffic Service (VTS), le radar est une solution incontournable de localisation de cible en temps réel, détectant tous les obstacles aux alentours même dans les conditions de visibilité limitées. Cependant la détection de petites cibles dans le fouillis de mer reste très limitée pour un radar classique. Le radar cohérent est moyen d'améliorer cette détection de par son architecture tout état solide, permettant de conserver l'information de la phase du signal de l'émission à la réception. L'objet de cette thèse est de concevoir une architecture suivant ce modèle en bande X, à partir de composants disponibles à bas coût du domaine des télécommunications. La réalisation d'un prototype permet dans un premier temps de valider l'architecture par la mise en place de mesures caractérisant les éléments de la chaîne. La caractérisation des performances de détection se font en émission-réception, en présence de cibles exploitables. Ainsi, le radar est exposé à différentes cibles (voitures, avions et bateaux) dans le but d'extraire et d'exploiter leur information Doppler. La validation du fonctionnement du prototype doit laisser envisager l'industrialisation de ce radar. Ainsi, la miniaturisation de ce système se concrétise par le développement de cartes électroniques embarquées, assurant les fonctions allant du pilotage et du traitement, jusqu'aux composants liés à l'émission et la réception.

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Tridon, Frédéric. "Mesure des précipitations à l'aide d'un radar en bande X non-cohérent à haute résolution et d'un radar en bande K à visée verticale. Application à l'étude de la variabilité des précipitations lors de la campagne COPS." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00777843.

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Abstract:

L'estimation quantitative des précipitations à l'échelle locale est une nécessité sociétale, à cause de l'augmentation des dégâts provoqués par des inondations exacerbées par l'urbanisation croissante. Or, des estimations locales sont particulièrement difficiles à réaliser à cause de la forte variabilité des précipitations. De plus, ce genre d'estimation est sollicité par de petits organismes tels qu'une commune, pour lesquels il n'est pas envisageable d'utiliser des instruments à la pointe de la recherche technologique à cause de leur coût prohibitif. Ainsi, il est nécessaire de développer des méthodes d'estimation quantitative des précipitations applicables à un dispositif expérimental de prix abordable. Dans ce but, un dispositif expérimental innovant est utilisé dans cette thèse. Il est constitué d'instruments de mesure directe, au sol, tels que des pluviomètres et des disdromètres, et d'un prototype de radar à balayage horizontal basé sur un radar nautique commercial, associé à un MRR (Micro Rain Radar) à visée verticale qui fournissent une estimation en altitude de la pluie, respectivement sur une surface donnée et le long d'un profil vertical. Le radar à balayage horizontal est un radar en bande X, c'est-à-dire qu'il fonctionne à une longueur d'onde lui procurant une très haute résolution radiale, mais qui est très atténuée par les précipitations. Le MRR permet d'obtenir une description précise de la microphysique des précipitations et sert de relais entre les mesures au sol et les mesures en altitude du radar en bande X. Ces deux radars étant novateurs, une grande partie de cette thèse consiste à valider leurs mesures : étalonnage, filtrage d'échos aberrants, correction de l'atténuation, etc. Une fois les mesures rendues exploitables, cette thèse se focalise sur l'étude de la variabilité des précipitations afin de proposer et développer différentes méthodes de classification, selon leur type ou leur variations locales, et de vérifier leur potentiel pour l'amélioration de l'estimation des précipitations. Les résultats montrent que cet objectif ne peut être atteint que si la qualité des mesures des radars est encore améliorée : moins d'échos parasites pour le radar en bande X et prise en compte du vent vertical pour le MRR.

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Martinis, Sandro. "Automatic near real-time flood detection in high resolution X-band synthetic aperture radar satellite data using context-based classification on irregular graphs." Diss., lmu, 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:19-123731.

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Miacci, Marcelo Alexandre Souza. "Otimização de medidas de RCS de mísseis nas bandas C e X via técnica de supressão ativa de sinais interferentes." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2006. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=320.

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Abstract:

Medidas de Seção Reta Radar (RCS) permitem determinar a área efetiva equivalente de um alvo, quando iluminado por uma onda de radar. Em outras palavras, é a razão entre a energia de uma onda eletromagnética irradiada por um radar, incidente em um alvo, e a energia espalhada pelo mesmo. Esse espalhamento pode ser monoestático, quando as ondas eletromagnéticas refletidas pelo alvo são medidas na mesma direção da fonte emissora (radar), ou biestático, quando as ondas refletidas são detectadas em outras direções. O fenômeno de espalhamento de ondas eletromagnéticas permite obter informações importantes sobre o alvo, tais como sua geometria e suas dimensões físicas. Este trabalho apresenta o estudo de otimização de um sistema de medidas de RCS de alvos de geometrias complexas (mísseis), com o desenvolvimento de um circuito discriminador de ruídos interferentes e, também, o estudo de redução da RCS dos alvos complexos pela aplicação de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE). As medidas de RCS foram realizadas em campo fechado, na condição monoestática, utilizando uma câmara anecóica, na faixa de freqüências de 5 a 7 GHz (banda C) e de 8 a 12 GHz (banda X) e, também, na condição biestática, em ambiente aberto na banda X. O estudo da redução foi realizado pela aplicação de MARE à base de manta de silicone aditada com negro de fumo, desenvolvida na AMR/CTA. Resultados experimentais obtidos na caracterização de um setor de míssil nas bandas C e X, em câmara anecóica, mostram a complexidade envolvida na interpretação de diagramas de RCS de alvos complexos. O uso do circuito discriminador de ruídos, projetado e construído neste trabalho, melhora a resolução dos diagramas de RCS, com o aumento da sensibilidade das medidas de RCS em até 26 dB e da gama dinâmica de 25 dB para 50 dB. A aplicação de MARE no míssil promoveu uma redução de RCS de até 98%.

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Holah, Noha. "Potentiel des nouveaux capteurs radar multi-polarisation et polarimétrique pour la caractérisation des états de surface en milieu agricole." Phd thesis, Université d'Orléans, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010194.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'analyser l'information issue du nouveau capteur radar ASAR d'ENVISAT et des futurs capteurs polarimétriques en bande X pour l'estimation de la rugosité et de l'humidité du sol. Les résultats obtenus par le capteur aéroporté RAMSES montrent le faible potentiel des radars en bande X à 30° pour la discrimination des classes de rugosité. Néanmoins, cette étude a montré qu'il est possible d'identifier un état structural de surface dégradé en raison de la présence d'une croûte de battance et de distinguer les parcelles fraîchement labourées. L'utilisation du capteur ASAR a permis de définir les configurations radar optimales pour une meilleure estimation de l'humidité (polarisation HH, et faibles incidences) et de la rugosité du sol (polarisations HH et HV, et fortes incidences). Après avoir observé une faible corrélation entre les mesures expérimentales et celles simulées par le modèle de rétrodiffusion IEM, nous avons appliqué la calibration semi-empirique du modèle IEM proposée par Baghdadi et al. (2004) dans le but de mieux reproduire le coefficient de rétrodiffusion radar sur des sols nus en milieu agricole. Les résultats obtenus montrent que cette calibration permet de mieux restituer le signal radar. Des procédures d'inversion ont été utilisées pour estimer l'humidité à partir des signaux ASAR. Les résultats obtenus montrent une nette amélioration de l'estimation de l'humidité quand deux angles d'incidence sont utilisés (l'une faible et l'autre élevé). L'utilisation des données en mode multi-polarisation n'améliore pas l'estimation de l'humidité par rapport à l'utilisation d'une seule polarisation (amélioration inférieure à 1%).

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Boudevillain, Brice. "Contribution à la définition des caractéristiques d'un radar hydrologique urbain." Phd thesis, Clermont-Ferrand 2, 2003. http://www.theses.fr/2003CLF21415.

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Abstract:

L'intensité pluvieuse est une information essentielle en hydrologie, notamment pour les bassins versants situés en zone urbaine ou montagneuse. Il est donc nécessaire de disposer, sur ces bassins, d'estimations fiables des précipitations ainsi que de prévisions de la pluie à très courte échéance. Le radar météorologique constitue une solution à ces besoins. Toutefois, les radars existants aujourd'hui ne sont pas totalement adaptés à toutes les applications hydrologiques en terme de souplesse d'utilisation et de résolution spatiale et temporelle. L'utilisation de radars de configuration légère en bande X, est envisagée pour les besoins de l'hydrologie urbaine. Les conditions d'utilisation de tels radars sont à définir. Ces études proposent d'évaluer l'intérêt de l'information radar volumique et Doppler pour la prévision des précipitations à très courte échéance. La première partie de la thèse s'intéresse à la mesure du VIL par radar. Elle présente aussi une méthode de restitution du champ de vitesse horizontale tirant parti de la mesure Doppler. La deuxième partie concerne la formulation et l'évaluation d'une méthode de prévision de la pluie à très courte échéance reposant sur le VIL. Cette méthode est d'abord testée à l'aide de données radar simulées afin de mettre en évidence l'intérêt des données volumiques indépendamment des erreurs de mesure. Une étude de cas réel a été ensuite menée sur des événements pluvieux de la période spéciale d'observation de MAP (Mesoscale Alpine Programme)

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Bennich, David, William Bredberg, Jimmy Olsson, Stenberg Louis Rulewski, Malin Smith, and Johnny Söderqvist. "En jämförelse mellan fjärranalystekniker och vågbojar för mätning av oceanografiska parametrar i svenska vatten." Thesis, Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-323069.

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Abstract:

För övervakning av svenska vatten krävs noggranna mätningar av oceanografiska parametrar såsom våghöjd, vågriktning, ytvattentemperatur och ytströmmar. Mätdata för parametrarna samlas in av Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut (SMHI) och används till prognoser, sjöfart samt forskning. I denna studie undersöktes möjligheten att ersätta eller komplettera vågbojarna av modellen Directional Waverider MkIII som SMHI använder idag, med ny kommersiellt tillgänglig fjärranalysteknik. Projektet begränsades till att studera två högfrekvens-radartekniker och en X-bandradar. Studien är platsspecifik och utreder kvalitetsmässiga, ekonomiska och miljömässiga för- och nackdelar med de utvalda radarteknikerna i relation till vågbojarna. En litteraturstudie och modellering av data över parametrar som påverkar radarteknikernas räckvidd och datatillgänglighet genomfördes. Ur modelleringen drogs slutsatsen att det är möjligt att erhålla likvärdig datatillgänglighet med vågradar som med vågboj. Vidare modellering ledde till slutsatsen att radarteknikerna begränsas till ungefär hälften av sin optimala räckvidd i Östersjön på grund av den låga salthalten, och därför är Sveriges västkust bättre lämpad för placering av radarteknik. Undersökning av isbildning i havsvatten, som kan begränsa radarteknikernas räckvidd, ledde till slutsatsen att Sveriges västkust också är att föredra utifrån detta perspektiv. Med anledning av radarteknikers möjlighet att utföra mätningar över större områden, finner studien att det finns goda grunder för att motivera en ersättning eller komplettering av vågbojarna med modern radarteknik. Vidare talar radarteknikernas goda anpassningsförmåga, lägre inverkan på miljön och enklare underhållskrav jämfört med vågbojarna till dess fördel. Att övergå till radarteknik medför däremot högre installations- och driftkostnader i jämförelse med vågbojar.

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Clauzier, Sébastien. "Conception et réalisation d'antennes intégrables en mâture pour les plateformes navales : applications aux communications V/UHF et à un radar de navigation à balayage électronique en bande X." Thesis, Rennes 1, 2013. http://www.theses.fr/2013REN1S067.

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Abstract:

En raison des conflits maritimes qui s'étendent (piraterie, embargo,...), les besoins de communiquer et de détecter les menaces sont de plus en plus importants. Ceci conduit irrémédiablement à l'augmentation du nombre d'aériens à bord des plateformes navales. Afin de gérer au mieux cet accroissement du nombre d'antennes, qui conduit à des effets de couplage et à une augmentation de la signature radar du navire, les principales entreprises du secteur ont mis en place des structures de mâts intégrés. C'est dans un contexte d'amélioration de leur mâture intégrée compacte (Cmast™) que les Constructions Mécaniques de Normandie (CMN) de Cherbourg en collaboration avec l'IETR de Rennes et INEO Défense ont proposé cette thèse. Ces travaux ont pour objectifs le développement de deux systèmes antennaires intégrables au sein de cette mâture intégrée compacte : une antenne de communication en bande V/UHF et une antenne de radar de navigation à balayage électronique en bande X. Une première étude a permis le développement d'une antenne conique large bande (225-400MHz) dont les paramètres géométriques ont été optimisés pour assurer une communication entre les navires et des aéronefs. Un prototype de cette antenne a été réalisé et a permis une validation expérimentale de ses performances. Une seconde étude a permis le développement d'une antenne d'un radar de navigation à balayage électronique en bande X. Cette antenne est basée sur une technologie transmit-array comprenant une source illuminante et un réseau permettant la formation du diagramme. Un effort particulier a été porté sur la source illuminante qui doit éclairer, à des distances très courtes (<550mm), un réseau qui présente des dimensions particulières (1530mmx100mm). Plusieurs sources utilisant un principe de focalisation en zone champ proche ont été développées et validées expérimentalement. Enfin deux architectures d'antennes transmit-array ont été étudiées, utilisant respectivement une technologie imprimée et une technologie en guide. Le fonctionnement de l'antenne complète (source illuminante + réseau transmit-array) a été étudié théoriquement
The need to communicate and detect potential enemies increases with the extension of maritime conflicts. This need impacts directly the number of antennas on naval platforms. However, this increase of aerials leads to several damaging effects: like coupling or high radar signature. To limit this effect, some companies have developed integrated mast design. This structure limits the coupling effect between aerials by a subdivision of the mast and provides an omnidirectional coverage for all antennas inserted inside the mast. The objective of the thesis is to design two antenna systems for the compact integrated mast (CmastTM) developed by the Constructions Mécanique de Normandie (CMN): a communication antenna in the V/UHF band and an electronically scanning antenna for a maritime navigation radar in X-band. For the communication in the V/UHF band, a broadband conical antenna has been developed (225-400MHz). This antenna provides an optimized radiation pattern to insure the communications between the ship and the aircrafts. An experimental validation has been done with a prototype. In the second study, we have developed an electronically scanning antenna for a navigation radar. This antenna is based on a transmit-array technology including an illuminating feed and an antenna which generates the appropriate radiation pattern. A large part of the study has been done on the feed, which illuminates an array with specific dimensions (1530mmx100mm). Three different near-field focusing feeds have been developed and some of them have been validated experimentally. Then, two architectures of transmit-array antennas have been studied, using two different technologies: printed technology and a mixed technology with waveguide and horn

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Orellana, Alvear Johanna Marlene [Verfasser], and Jörg [Akademischer Betreuer] Bendix. "Exploitation of X-band weather radar data in the Andes high mountains and its application in hydrology: a machine learning approach / Johanna Marlene Orellana Alvear ; Betreuer: Jörg Bendix." Marburg : Philipps-Universität Marburg, 2021. http://d-nb.info/1227580185/34.

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Caoudal, Sophie. "Expérimentation Marseille 92-93 : mesure des précipitations en hydrologie urbaine à l'aide d'un radar bande X : le relief comme cible utile pour l'étalonnage et la correction d'atténuation, tests de cohérence des données issues des divers capteurs disponibles." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10156.

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Abstract:

La mesure en temps reel et la prevision a courte echeance des precipitations sont des preoccupations quotidiennes pour une ville comme marseille ou le risque hydrologique est eleve (regime des precipitations, forte impermeabilisation des sols, relief marque). L'experience marseille 92-93 a ete menee dans le but d'ameliorer les techniques de mesure des pluies aux echelles de temps et d'espace de l'hydrologie urbaine. Ainsi, un radar de configuration legere en bande x a ete installe a proximite de la ville pour un raffinement local de la mesure en complement du reseau de pluviographes de la ville de marseille et du radar bande s de nimes (reseau aramis de meteo france). Cet appareil, petit et moins couteux que les appareils conventionnels est cependant sensible au probleme de l'attenuation. Dans ce travail qui contribue a une meilleure definition des conditions d'utilisation de ce radar, nous avons tente de tirer le meilleur profit du signal retrodiffuse par les montagnes pour ameliorer le traitement des deux erreurs preponderantes: l'erreur d'etalonnage et l'attenuation. Ainsi, nous avons montre que, par temps sec, ce signal permet de controler la stabilite de l'etalonnage. Par temps de pluie, l'etude de la contrainte d'attenuation totale nous a permis de proposer une methode d'etalonnage absolu du radar ne dependant que des mesures de cet appareil. La comparaison des resultats de cette approche avec celle, classique, reposant sur l'utilisation des mesures pluviographiques en confirme l'interet. De plus, trois algorithmes de correction d'attenuation ont ete mis en uvre, compares et valides a l'aide de mesures pluviographiques integrees a differentes echelles spatiales et temporelles. Grace a la maitrise de la parametrisation de ces algorithmes, nous avons montre que les diverses formulations (faisant ou non un usage explicite des mesures d'attenuation totales deduites du relief) conduisent a des resultats equivalents et satisfaisants pour la gamme d'attenuation observee

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Besombes, Florent. "Modélisation électrothermique comportementale d'amplicateurs de puissance microondes pour les applications Radars à bande étroite." Limoges, 2012. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/c747e865-0a15-4d10-bcdb-fef35131b91a/blobholder:0/2012LIMO4002.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne le développement d'un modèle électrothermique comportemental d'amplificateur de puissance RF prenant en compte l'effet load-pull pour des applications de radar à bande étroite. Une extension des paramètres S fort signal est proposée pour modéliser des fortes conditions de désadaptations en présence des effets de mémoire haute fréquence et des effets thermiques. Le modèle combine une cellule électrique basé sur les paramètres S fort signal avec une cellule thermique basée sur un modèle thermique réduit. Le modèle a été implémenté dans l'environnement de simulation système Scilab/Scicos. L'identification du modèle à partir de mesures load-pull pulsées isothermes et de simulation thermique tridimensionelle d'un amplificateur de puissance de type HBT AsGa/GAInP fonctionnant en bande X est présentée. Elles ont permis de démontrer les capacités du modèles à reproduire les distorsions induites sur le signal électrique et la température au sein de l'amplificateur en présence fortes désadaptions de l'impédance de sortie
This work deals with the electrothermal behavioral modeling of microwave power amplifier including the load-pull effects, for narrow band radar applications. An extension of nonlinear scattering functions is proposed for modeling large ouput impedance mismatches in the presence of high frequency memory and thermal effects. Its combines a nonlinear scattering functions cell for the electrical response with a reduced order thermal model. The model has been implemented in the system-level simulator Scilab/Scicos. The model identification from time domain load-pull measurements and thermal simulations of the 3D integration of an X band HBT AsGa/GaInP power amplifier is presented. They demonstrate the model ability to accurately reproduce transients behaviors of the electrical signals and temperature within the power amplifier for arbitrary load impedances

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Morton, Matthew Allan. "Development of Monolithic SiGe and Packaged RF MEMS High-Linearity Five-bit High-Low Pass Phase Shifters for SoC X-band T/R Modules." Diss., Georgia Institute of Technology, 2007. http://hdl.handle.net/1853/16190.

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Abstract:

A comprehensive study of the High-pass/Low-pass topology has been performed, increasing the understanding of error sources arising from bit layout issues and fabrication tolerances. This included a detailed analysis of error sources in monolithic microwave phase shifters due to device size limitations, inductor parasitics, loading effects, and non-ideal switches. Each component utilized in the implementation of a monolithic high-low pass phase shifter was analyzed, with its influence on phase behavior shown in detail. An emphasis was placed on the net impact on absolute phase variation, which is critical to the system performance of a phased array radar system. The design of the individual phase shifter filter sections, and the influence of bit ordering on overall performance was also addressed. A variety of X-band four- and five-bit phase shifters were fabricated in a 200 GHz SiGe HBT BiCMOS technology platform, and further served to validate the analysis and design methodology. The SiGe phase shifter can be successfully incorporated into a single-chip T/R module forming a system-on-a-chip (SoC). Reduction in the physical size of transmission lines was shown to be a possibility with spinel magnetic nanoparticle films. The signal transmission properties of phase lines treated with nanoparticle thin films were examined, showing the potential for significant size reduction in both delay line and High-pass/Low-pass phase topologies. Wide-band, low-loss, and near-hermetic packaging techniques for RF MEMS devices were presented. A thermal compression bonding technique compatible with standard IC fabrication techniques was shown, that uses a low temperature thermal compression bonding method that avoids plastic deformations of the MEMS membrane. Ultimately, a system-on-a-package (SoP) approach was demonstrated that utilized packaged RF MEMS switches to maintain the performance of the SiGe phase shifter with much lower loss. The extremely competitive performance of the MEMS-based High-pass/Low-pass phase shifter, despite the lack of the extensive toolkits and commercial fabrication facilities employed with the active-based SiGe phase shifters, confirms both the effectiveness of the detailed phase error analysis presented in this work and the robust nature of the High-pass/Low-pass topology.

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Baczkowski, Lény. "Modélisation et caractérisation thermique de transistors de puissance hyperfréquence GaN et conséquences sur la fiabilité de modules radars d’émission/réception en bande X." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10135/document.

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Abstract:

Ce document traite de la modélisation et de la caractérisation thermique de transistors de puissance GH25 pour des applications Radar en bande X. Les performances et la fiabilité sont liées à l’auto-échauffement dans les composants. Une estimation précise de la température en conditions réelles d’utilisation est nécessaire. Pour ces raisons, nous avons développé un modèle thermique utilisant un outil paramétrable pour extraire la température maximale du transistor. Les résultats de simulation ont été comparés à des mesures de température en périphérie du point chaud. Ces mesures ont été réalisées par thermographie IR, thermoréflectance et spectrométrie Raman pour valider la précision des modèles thermiques en mode de fonctionnement DC, pulsé et pour la première fois CW. Une nouvelle formule basée sur le comportement thermique réel du transistor a été définie dans le but d’améliorer les calculs du taux de défaillance des systèmes Radar en utilisant la méthode FIDES
This document deals with the thermal modeling, the thermal characterization and the reliability of the GH25 power transistors for X band applications. The performances and the reliability are linked to the self-heating inside the component. An accurate temperature assessment in real operating conditions is therefore required. For these reasons, a dedicated in-house thermal model has been developed using a parameterized tool to extract the maximum temperature of the transistor. The simulation results have been compared with the temperature measurements in the vicinity of the hotspot. These measurements have been performed using IR thermography, thermoreflectance and Raman spectroscopy to validate the thermal models accuracy in DC, pulsed and for the first time, in CW operating conditions. A new formula based on the real thermal behavior of the transistor has been defined to improve the reliability rate calculation in Radar mode using the FIDES methodology

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Gurkan, Nurdan. "Studies On Interaction Of Electromagnetic Waves With Barium Hexaferrite Ceramics." Master's thesis, METU, 2008. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/3/12609613/index.pdf.

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Abstract:

M-type barium hexaferrite powders doped with titanium and/or cobalt have been synthesized according to the stochiometric formulations BaFe(12 &
#8211
(4/3)x)TixO19, BaFe12-xCoxO19 , BaFe12-2xTixCoxO19 (x varying from 0 to 1.5 with an increment of 0.5) by the mixed oxide approach. The powders were used to manufacture small ceramic tiles by sintering each composition at 1250 °
C with soaking times ranging from 1 to 16 hours. XRD work revealed formation of the magnetoplumbite crystal structure in all ceramics. The variations in processing parameters led to differences in microstructure and various dielectric and magnetic properties of the ceramic tiles. The interaction of the ceramics with electromagnetic waves was characterized by using a vector network analyzer in the X and Ku bands. The results revealed that, undoped barium hexaferrite ceramics and those doped with low titanium exhibited good microwave absorption properties.

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Barsch, Binjamin. "X-band Doppler simulator for sport projectile radars." Master's thesis, University of Cape Town, 2018. http://hdl.handle.net/11427/27870.

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Abstract:

Systems engineering has always required that hardware is evaluated in its desired environment. However, this may not be feasible as the target or environment may be too complex or too costly to use at any given time. This is a common problem with evaluating Doppler radars as well, since the inherent property of a Doppler radar is to measure the radial velocity of objects in motion like aircraft or projectiles. A common solution to this problem is to perform a hardware- in-the-loop (HIL) simulation. This usually comprises of a device that does a real-time simulation of the environment or moving target. In the field of RF engineering, such a device is known as a repeater or a Doppler simulator. Depending on the application, these devices use either the digital radio frequency memory (DRFM) or direct digital synthesis (DDS) simulation method. Developing Doppler simulators as a diagnostic tool for sport Doppler radars is a growing need to evaluate and assess the performance of these radars. This dissertation will investigate the design and development of a Doppler simulator that can be used to simulate projectiles for sport Doppler radars. The scope of this dissertation was restricted to the sport of golf using continuous wave (CW) X-band Doppler radars. Raw data was measured by a Doppler radar to determine the velocity profiles of golf balls in flight. From these profiles, flight models were developed that could be simulated using a Doppler simulator. An Arduino Due microcontroller was used to implement the digital DDS method and to simulate these velocity profiles. This microcontroller was integrated into an existing Doppler simulator that lacked the capabilities to simulate a velocity profile. Results showed that the projectile based sport Doppler simulator was effective in simulating the modeled flight trajectories. A close comparison between the simulated and measured result were shown. For three different types of golf shots, the average error between the simulated and measured trajectories was -0.169 m/s while the standard deviation was 0.28 m/s. This dissertation also showed future possibilities in simulating a diverse range of projectiles and targets.

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Oruc, Sacid. "Electronically Tunable Microwave Bandstop Filter Design And Implementation." Master's thesis, METU, 2010. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12612419/index.pdf.

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Abstract:

In modern broadband microwave applications, receivers are very sensitive to interference signals which can come from the system itself or from hostile emitters. Electronically tunable bandstop filters can be used to eliminate these interference signals with adaptation to changing frequency conditions. In this thesis, electronically tunable bandstop filter design techniques are investigated for microwave frequencies. The aim is to find filter topologies which allow narrowband bandstop or &lsquo
notch&rsquo
filter designs with low-Q resonators and with tuning capability. Tunability will be provided by the use of electronically tunable capacitors, specifically varactor diodes. For this purpose, firstly direct bandstop filter techniques are investigated and their performances are analyzed. Then phase cancellation approach, which enables high quality bandstop filter design with lossy circuit elements, is introduced and analyzed. Lastly, a novel notch filter design technique called as all-pass filter approach is introduced. This approach allows a systematic design method and enables to design very good tunable notch filter characteristics with low-Q resonators. Three filter topologies using this approach are given and their performances are analyzed. Also prototype tunable notch filters operating in X-Band are designed and implemented by using these three topologies.

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Dissertations / Theses on the topic 'Radar in Banda X'

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