1. ETUDE SUR LA DEZ'ECTION DES PUENOMENES BEBOSPATIAUX RUES
2. IV, SOLUT 1 ONS PROPOSEES.
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
IV, 1. U t i l i s a t i o n de systèmes e x i s t a n t s .
Le thème de r é f l e x i o n no 5 de l'étude (cf. para, 1.2.) condui-sait
à examiner l e s p o s s i b i l i t é s t ethniques d1 adaptation des
systèmes e x i s t a n t s ou en cours de développement, D1une façon
plus générale, il convenait d ' i d e n t i f i e r l e s systèmes suscep-t
i b l e s de f o u r n i r systématiquement des données u t i l e s s u r l e s
phénomènes aérospatiaux r a r e s , a i n s i qus l e s modifications
techniques e t l e s procédures d'échange dtinformation éventuel-lement
requises.
A l'issue de c e t t e é tude , il s'avère que l e s ~ossibilitésd ans
ce domaine sont t r è s l i m i t é e s , ce qui contribue a j u s t i f i e r l e
recours à un développement originail. Les systèmes concernés
sont regroupés en t r o i s c a t é g o r i e s : systèmes f r a n ç a i s exis-t
a n t ~ , pro j e t s f r a n ç a i s , systèmes étrangers.
L'étude a montré que l e s grands réseaux de couverture radar ne
pouvaient pas assursr une détection à c a r a c t è r e systématique
des phénomènes razes : en e f f e t , l e système CAUTRA de llAvia-tion
Civile e t son homologue m i l i t a i r e STRIDA o f f r e n t aux ope-r
a t e u r s des o u t i l s t r è s sophistiqués pour contr8ler ltespace
aérien; cependant, s'il e x i s t e des o p t i o n s q u i permettreent
la détection d ' o b j e t s ou de phénomènes imprévus (échos b r u t s
de radars primaires, par exemple), c e l l e s - c i ne sont générde-ment
pas u t i l i s é e s en mode r o u t i n e , et s e u l s l e s aéronefs s o n t
systématiquement contr8lés (dains c e r t a i n e s plages p r é d é f i n i e s
d' a l t i t u d e e t de v i t e s s e ) .
Il e s t à n o t e r , en ce qui concerne l e s observations occasion-n
e l l e s de phénomènes r a r e s , que les'procédures en vigueur pour
informer le GEPAN sont tout-a-fait .appropriées.
3. Dans l e domaine de la détection systématique, objet de l'&tu-de,
l e seul réseau français susceptible de fournir des données
e s t celui du LDG (Laboratoire de Détection e t de Géophysique,
du Commissariat à llEnergie Atomique), particulièrement en ce
qui concerne l ' é l e c t r i c i t é atmosphérique (cf. CR .51/0782). Pour
cela, il serait nécessaire de mettre en place une procédure de
transmission dt information au GEPAR (systématiquement ou sur
demandes p a r t i c u l i è r e s ) . Le LDG a déjà collaboré avec l e CIüET
en 1978 à Saint-Privat d'Allier, dans l e cadre d'études sur la
foudre .
On peut rappeler pour mémoire 2' observatoire de Chanbon-la-Fo-r8t
de l'Institut de Physique du Globe de Paris, qui peut four-nir
en permanence la valeur du champ magnétique t e r r e s t r e à Ir
près, a raison d'un point de mesure pair minute.
Enfin, sur un plan beaucoup plus locâil e t temporaire, l e s cm-pagnes
de p r i s e s de vues du c i e l nocturne récemment e n t r e p r i s e s
par l e CESR (Centre dlEtude Spatiale des Rayonnements de Toulou-se)
fournissent des données intéressantes pour c e t t e étude. En
e f f e t l e CESR, qui esséde de mettre en évidence des é c l a i r s op-tiques
associés aux sursauts gamma de certaines é t o i l e s , a mis
au point e t u t i l i s é une caméra spéciale TELEPHOT (cf. CR 36/0582,
60/0982, 68/lO82). Le rapprochement évident entre c e t t e recher-che
e t l e s préoccupations du GEPAN en matière de détection don-ne
un i n t é r ê t p a r t i c u l i e r aux r é s u l t a t s stockés sur c a s s e t t e s
video, notitmnrent pour l'étude d'un système optique o r i g i n a l (cf.
para. IV.2.).
-IV-.1.2-. - P-r-o j-e t-s -f r a-n-ç a-i s-.
Certains systèmes en cours de développement ou encore à l ' é t a t
de p r o j e t s présentent un intéret p o t e n t i e l pour la détection
de phénomènes aérospatiaux rares.
.La prochaine version EMIR 2 du sous-système informatique d'ex-t
r a c t i o n de données du système militadre STRIDA comportera de
nouvelles fonctions prenant en compte l e s Nainomalieslt de l'en-
4. vironnement électromagnétique (cf. CR 40/0682). Il paraît donc
intéressant de suivre de près l e développement e t l1expérimen-tation
de ce nouveau produit, en tenant compte de son caractè- 4
re c l a s s i f i é .
.La Météorologie Nationale prévoit d'équiper tout un réseau de
radars RODIN (5 cm) interconnectés, dans l e but de r é a l i s e r des
animations avec l e s "vues radart1 du c i e l français. Des données
de ce type, produites dans un mode opérationnel, seraient évi-demment
réc ci eus es pour la détection des phénomènes rares.
.En ce qui concerne la détection à distance de la foudre, 1'ONERA
a évoqué la p o s s i b i l i t é de s' équiper de matériel standard mé-r
i c a i n LLP (portée de 300 Km). Si c e t t e a c q u i s i t i o n d o i t se ré-a
l i s e r , l e s données fournies seront u t i l e s , au moins à t i t r e de
compléments, pour la détection du GEPAN (voir plus l o i n l e cas
du Benelux).
.Le LSEE2 abor oratoire de Sondages Electromagnétiques de l'Envi-ronnement
T e r r e s t r e ) , qui u t i l i s e à Toulon un radar ST (~tra-tosphère-
Troposphère) pour sonder verticalement l'atmosphère
en air c l a i r , a étudié avec l e CRPE e t l e CEPHAG d i f f é r e n t s ty-pes
de sondeurs (radars ST, MsT). Dans ses projets a long t e r -
me figure la création d'un observatoire de l'environnement,
équipé d'un sondeur HF-VHF. Il semble u t i l e de se t e n i r infor-m
é s de l'évolution de ce p r o j e t , qui pourrait peut-8tre fournir
des données systématiques intéressantes.
.Une u t i l i s a t i o n systématique des images fournies pm des s a t e l -
l i t e s d'observation de la t e r r e peut 8tre envisagée pour 1' ave-n
i r , au moins en tant que source dtinforrnations complément~res.
En ce qui concerne l e s s a t e l l i t e s météorologiques (MMIEOSAT),
la l o c a l i s a t i o n des foyers orageux e s t possible (voir R.F.A. au
para. 111.2.3.).
La p o s s i b i l i t é d'extraire des informations u t i l e s des images
transmises par des s a t e l l i t e s de télédétection (LANDSAT, e t sur-tout
SPOT) devrait ê t r e étudiée. En p a r t i c u l i e r , ltintérét po-t
e n t i e l de "récupérern l e s images brutes éliminées au premier
exanen ("Quick-Loakw) en raison de la couverture nuageuse pour-
5. rait &tre examiné, en tenant compte des c a r a c t é r i s t i q u e s des
capteurs ( s e u i l s de saturation, dl éblouissement,. . . ) e t des
scènes nuageuses (albedo, . . . ) .
-IV.- 1 --3-. -Sy-stè-m-es- é-tra-n-ge-rs-,
Les prises de contact avec divers organismes ou l a b o r a t o i r e s
étrangers, qui font l'objet du chapitre III, ont permis de dé-couvrir
des idées intéressantes e t des expériences acquises
dont il faudra t e n i r compte pour la d é f i n i t i o n d'un système
o r i g i n a l de détection (cf. para. IV.2.). En outre, c e r t a i n e s
r é a l i s a t i o n s étrangères sont susceptibles de fournir des don-nées
concernant directement l ' a p p a r i t i o n éventuelle de phéno-mènes
r a r e s au-dessus du s o l français; e l l e s font l'objet de
ce paragraphe.
.Au Benelux, il existe des réseaux de détecteurs de foudre à
distance ("sfericsw à 10 KHz), e t il se peut que leur couver-ture
déborde sur l e t e r r i t o i r e français (à v é r i f i e r ) , Il s e r a i t
intéressant qu'an contact s o i t é t a b l i , si ce n'est déjà f a i t ,
pour évaluer l'intér8t quiil pourrait éventuellement y avoir à
étendre ces réseaux vers l'ouest, ne fat-ce qu'avec un détec-teur
à t i t r e expérimental.
.Le système de l o c a l i s a t i o n à t r è s grande distance des centres
orageux i n s t a l l é à Berlin (R.F.A.), Tel-Aviv et P r e t o r i a couvre
entre a u t r e s la t o t a l i t é de l'Europe. Les r é s u l t a t s du t r a i t e -
ment concernant l e s o l français sont donc disponibles quelque
part e t seraient certainement "bons à prendret1, en dépit des
i n c e r t i t u d e s de l o c a l i s a t i o n . Il faudrait pour cela é t a b l i r un
contact avec l'Institut Astronomique de l'Université de Bonn
e t convenir d'un mode dt approvisionnement des r é s u l t a t s graphi-ques
concernant la France, voire d'une participation plus acti-ve
au fonctionnement du réseau (pouvant a l l e r jusqu'à l'appro-visionnement
dl une s t a t i o n : voir para. III .2,3. ) ,
6. .Aux Etats-Unis, plusieurs programmes d'observation e t de loca-l
i s a t i o n des orages à p a r t i r de s a t e l l i t e s sont opératiannels.
Par principe-meme, l e s données r e c u e i l l i e s yar des s a t e l l i t e s
à défilement concernent la quasi-totdité du globe, e t donc en-t
r e autres la France. Il semble cependant i l l u s o i r e d'espérer
obtenir systématiquement ce type de données, dans la mesure O&
il s1 agit de programmes militaiires ( s a t e l l i t e s DMSP : Defense
Meteorological S a t e l l i t e prograna).
Il e s t sans doute plus r é a l i s t e de s ' i n t é r e s s e r aux r é s u l t a t s
du projet NOSL (~ighttime/daylight Optical Survey of Lightning)
qui concerne une caméra spécialisée manoeuvrée par un astronau-t
e de l a navette s p a t i a l e , bien que par principe il ne s ' a g i s -
se pas d'un système de surveillance systéaatique.
Enfin la r é a l i s a t i o n éventuelle de deux projets de la NASA mé-r
i t e d18tre suivie de près :
- l e s a t e l l i t e à défilement UARS (Upper Atmosphere Research
S a t e l l i t e ) , muni de senseurs optiques,
- l e s a t e l l i t e géosynchrone STORMSAT, s t a b i l i s é sur 3 axes
au-dessus des Etats-Unis, e t équipé de deux b a r r e t t e s de
photo-diodes échantillonnées à 1 MHz.
Le projet GEODSS n ' e s t pas mentionné dans ce paragraphe, en dé-p
i t du grand intérgt q u ' i l présente sur l e plan technique, par-ce
qu'il e s t conçu pour t r a v a i l l e r de façon programmée e t n'a
pas pour vocation une surveillance du c i e l (champs angulaires
des instruments t r è s étroits).
.Dans l e domaine de la détection des météores, il convient de
rappeler que l e réseau européen de s t a t i o n s photographiques s1
étend depuis l ' e s t de la Tchécoslovaquie jusqulà la f r o n t i è r e
franco-allemande. Son champ d'observation déborde sur l e t e r r i -
t o i r e français, et une chute de rnétéorite(s) en Haute-Savoie
dans la nuit du 12 au 13 Juin 1977 a été calculée e t signalée
(sans que l'on puisse retrouver ces objets dans la zone monta-gneuse
désignée).
7. L'équipement standard m i s au point en Tchécoslovaquie (objec-t
i f "fish-eyen) e t sa mise en oeuvre sont d'une grande simpli-c
i t é , et l e système optique e t informatique de réduction des
données apérationnel à Prague e s t bien au point. Pour ces rai-sons,
e t compte tenu de l'absence t o t a l e de moyens de détec-tion
dans notre pays, il paraît t o u t - à - f a i t souhaitable e t
j u s t i f i é de prolonger dans l e nord-est de la France l e réseau
européen, ne seraiit-ce qu'avec une ou deux staitions.
En e f f e t , m&me si par dlleurç un système plus élaboré devait
&tre développé (ce qui prendra du temps), un t e l investissement
r e s t e r a i t j u s t i f i é en tant que point de compraiison bien é t a b l i
par une longue expérience. On notera l e s encouragements formu-l
é s dans ce sens par Monsieur Pellas (cf. CR 57/08821, Monsieur
Kiko (cf. para. III.5.1., R.F.A.) e t Monsieur Ceplecha (cf. CR
59/0982) ; ce dernier, responsable du réseau européen, st est dé-claré
pret à soutenir e t à f a v o r i s e r t o u t e i n i t i a t i v e dans ce
sens.
IV.2. Etude d'un système o r i g i n a l de détection optique.
En premier l i e u , c e t t e étude a permis de confirmer ltimpression
i n i t i a l e sur l e s u j e t : il n'existe actuellement en Fraace au-cun
système de détection capable d'enregistrer systématiquement
la présence d'un phénomène aérospatial r a r e , a l o r s qu'il e x i s t e
un besoin pour des données de ce type (plus ou moins pressant)
dans des organismes ou laboratoires t r è s divers :
- Météores : laboratoires dtastronomie e t de minéralogie. - Foudre : organismes ayant des équipements à protéger,
laboratoires de recherche sur 1' é l e c t r i c i t é
atmosphérique. . - S a t e l l i t e s : défense nationale. - Tous phénomènes r a r e s : CaES/GEPAN.
Le recensement de moyens techniques existant en France et à lt
étranger, susceptibles dt&tre m i s en oeuvre, a permis de deux
cerner l e s q u a l i t é s e t l e s l i m i t a t i o n s des d i f f é r e n t e s c l a s s e s
8. de capteurs envisageables pour une s t a t i o n de détection. Les
conclusions générales qui se dégagent sont l e s suivantes :
- Détection sismique : sans grand i n t é r ê t pour la classe
de phénomènes concernée par l'étude.
- Détection acoustique : mettant en jeu des microphones,
voire des micro-barographes, e l l e peut apporter des
informations complémentaires u t i l e s , miais ne peut
pas constituer la base dtun système de surveillance
(météores, s a t e l l i t e s , . . . ) .
- Détection électromagnétique : la détection e t la l o c a l i -
sation à distance de la foudre par triangulation à
l'aide de récepteurs r a d i o accordés entre quelques
KHz et quelques dizaines de KHz e s t t r è s efficace.
Par a i l l e u r s , la datation d'une rentrée de météore
dans l'atmosphère à l'aide d'un simple récepteur à
modulation de fréquence du commerce e s t pratiqu6e
par des astronomes amateurs. On ne peut cependant
considérer ce mode de détection que comme compl6mien-t
a i r e d'un autre, ne seradt-ce qu'en r a i s o n d e s i m -
précisions s u r l e s évaluations de distances e t d'an-gles
obtenues avec ces basses fréquences.
- Détection radar : l e s radars de surveillance comme ceux
des aviations c i v i l e e t m i l i t a i r e , e t l e s systèmes
informatiques associés, sont extrêmement complexes
e t coQteux. De plus, l e u r u t i l i s a t i o n pour détecter
des c i b l e s par d é f i n i t i o n imprévues poserait de sé-rieux
problèmes techniques (pas de c r i t è r e s d'extrac-t
i o n , etc..].
Les sondeurs t r a v a i l l a n t entre 30 e t 50 MHz, comme
l e radar ST du LSEET e t l e radar transhorizon du la-boratoire
de physique de lt exosyhère, sont bien adap-tes
à l a détection de phSnomènes quelconques dans 1'
atmosphère, mais ont un encombrement tellement impor-tant
q u ' i l est difficilement pensable d'en équiper
un réseau de s t a t i o n s .
9. Enfin c e r t a i n s radars, comme l e s radars météorolo-giques
ou l e s radars météoriques, présentent un cer-t
a i n i n t é r ê t pour la détection des phénomènes r a r e s ,
mais ne sont pas f a i t s pour la surveillance du c i e l
en raison de leur d i r e c t i v i t é . Ils ne pourraient par
conséquent contribuer à fournir des données u t i l e s
que d'une façon complémentaire, par exemple en étant
asservis à un autre dispsitif de surveillaince (mode
poursuite) .
- Détection optique : bien que l e u r s performances dépen-dent
fortement de la position du s o l e i l e t de la cou-verture
nuageuse, l e s systèmes optiques sont l e s
deux adaptés à une détection systématique des phé-nomènes
aérospatiaux rares. En e f f e t , ils peuvent à
la f o i s s u r v e i l l e r en permanence un champ angulaire
important e t fournir des données riches en informa-t
i o n s u r l e s phénomènes détectés (bonnes résolutions
angulaires e t radiométriques) .
On reimarquera, dans l e s volumes précédents, que seu-l
e la détection optique a donné l i e u à la r é a l i s a -
t i o n concrgte de systèmes de surveillance pour cha-cun
des phénomènes évoqués, e t que l e s moyens tech-niques
mis en jeu peuvent ê t r e t r è s simples (réseau
européen de détection des météores).
Il en r e s s o r t que, meme s ' i l e s t envisageable de développer un
jour une s t a t i o n de détection complexe avec plusieurs capteurs
de natures d i f f é r e n t e s dont l e s données seraient combinées, 1'
élésent central de la surveillance, à mettre au poiit en'pre-der
l i e u , doit ê t r e un d i s p o s i t i f de détection optique.
En f a i t , c e t t e p r i o r i t é e s t appazue t r è s t8t au cours de 1' é-tude,
ainsi que l ' i n t é r ê t potentiel d'un système optique qui
s e r a i t c-able de stocker sélectivement l e s séquences d'images
comportant des phénomènes rares. Ces idées s'ëtant confirmées,
c'est la r é a l i s a t i o n d'un système de ce type qui est proposée,
e t l e s paragraphes suivants en présentent des éléments de jus-t
i f i c a t i o n e t de spécification.
10. .IV..2..1. . .P.r i.n c.i p.e. d.e .lt.ar.ch.iv.a;.ge. s.é.l e.c t i f .
Quel que s o i t l e capteur, une s t a t i o n de d é t e c t i o n d e s phéno-menes
aérospatiaux r a r e s d o i t &tre capable d ' e n r e g i s t r e r l e s
données reçues au cours des périodes de surveillance. Dans l e
cas de la détection oytique se pose l e problème du choix du
mode de stockage des données imaqges. Les d i f f é r e n t e s s o l u t i o n s
p o s s i b l e s , qui ont é t é successivement envisagées, sont l e s
suivantes :
- Photographie : c ' e s t la s o l u t i o n simple adoptée pour
l e s t r o i s réseaux *de détection des météores présentés
précédeament (cf. para. III.3.). E l l e c o n s i s t e à ef-f
e c t u e r de longues poses ( p l u s i e u r s heures) s u r des
plaques ou des f i l m s s e n s i b l e s , Les phénomènes r a r e s
se distinguent nettement des sources lumineuses f i x e s
( é t o i l e s ) , e t l e u r s évolutions dans l e temps peuvent
Atre reconstituéesgr%ce à un système d ' o b t u r a t i o n pé-riodique
qui f a i t appardtre la t r a j e c t o i r e d'une*
source lumineuse comme un p o i n t i l l é s u r la photo.
S i l'enregistrement photographique e s t encore à 1'
heure a c t u e l l e c e l u i qui o f f r e l e s meilleures perfor-mances
en r é s o l u t i o n s p a t i a l e , il e s t extrhement li-mité
quant aux mesures radiométriques, car sa réponse
e s t essentiellement non l i n é a i r e . De plus, en r a i s o n
du principe-même de la pose, l e problème de la data-t
i o n des évènements e n r e g i s t r é s n'est pas simple à
resoudre ( v o i r l e s d i f f é r e n t e s s o l u t i o n s adoptées pour
l e réseau européen e t l e réseau canadien).
M8me si la numérisation de c e s c l i c h é s avec un pas
t r è s f i n (de l ' o r d r e du micron) était r é a l i s a b l e , 1'
apport de l e u r traitement par un c a l c u l a t e u r ne s e r a i t
probablement pas déterminant, car les bancs optiques
e x i s t a n t s ( cf. Ondre jov) permettent dl e x t r a i r e toute
l'information présente.
- Cinéma : en admettant que l ' o n sache résoudre l e problè-
2e de la s e n s i b i l i t é , ce supoort permettrait seulement
11. de f a c i l i t e r la datation des évènements. En e f f e t ,
l e s sévères l i m i t a t i o n s en q u a l i t é radiométrique, qui
sont inhérentes la photographie, seraient conservées.
De plus, ltalimentation des film pour l e s prises de
vues et 1' exploitation des stocks de données pose-raient
des problèmes de gestion insurmontables.
- Video : l'utilisation d'un tube de t é l é v i s i o n approprié,
ou d'autres capteurs opto-électroniques, e t ltenregis-trement
des données sous forme de séquences video ou-vrent
des perspectives i n t é r e s s a n t e s au-delà des lid-tations
l i é e s aux procédés photographiques. Dl une part
la q u a l i t é des réponses, en p a r t i c u l i e r sur l e plan
radiométrique, peut Ptre considérablement améliorée
par un bon "designtr et g&ce à des procédures souples
de c a l i b r a t i o n ; d'autre p a r t , l e support video se pr8-
t e bien 3 la numérisation des images en ligne pour un
' traitement sur un système informatique spécialisé.
Les campagnes de prise de vues effectuées par l e CESR
au Pic du M i d i avec une caméra TELEPHOT, e t l e s stocks
de video-cassettes qui en sont i s s u s , constituent un
bon exemple de ce type dl approche (cf. para. II. 1.7.).
Stil est c l a i r que ce type de technique, avec en p a r t i c u l i e r
llutilisation de capteurs opto-électroniques CCD, e s t appelé à
succéder aux d i s p o s i t i f s photographiques actuellement en opé-ration
dans l e s réseaux de détection des météores, il pose né-anmoins
un nouveau problème qu'il s e r a i t dangereux de sous-es-timer
: la gestion des données brutes enregistrées. En e f f e t ,
en matière d'imagerie, l e s quantités d'information manipulées
deviennent t r è s rapidement énormes. O r il e s t i l l u s o i r e dtac-cumuler
des données en vue d'un éventuel traitement u l t é r i e u r
si e l l e s sont trop volumineuses (c'est ltexpérience qu'a ac-quise
l'auteur -endant de nombreuses amnées à 1lESA avec l e s
données de s a t e l l i t e s ) . La fatigue provoquée par la visualisa-t
i o n de quelques video-cassettes du stock accumulé par l e CESR
a contribué à renforcer ce point de vue (cf. CR 68/1082).
12. Sachant que la numérisation e t l e traitement sur calculateur
d'un signal video sont aujourd'hui techniquement réalisables,
l ' i d é e est venue d'effectuer en aval du d i s p o s i t i f de prise
de vue un prétraitement en ligne, pour i d e n t i f i e r l e s séquen-ces
video 05 "il se passe probablement quelque chosert e t l e s
stocker de façon sélective.
Etant donnée la nature imprévue des évènements à détecter, il
est évident que l e s algorithmes de sélection devront admettre
un c e r t a i n taux de fausse alarme, mais l'objectif est seule-ment
de réduire dans un rapport important (estimé ai p r i o r i en-t
r e 10 e t 100) l e volume des enregistrements. Afin de j u s t i -
f i e r c e t t e idée d'une manière q u a n t i t a t i v e , un t r a v a i l a été
entrepris dans l e s locaux du CESR à Toulouse : l e stock de vi-deo-
cas set tes e n r e g i s t r é e s l'été d e r n i e r e s t visu~isépa r d e s
étudiants pour é t a b l i r des s t a t i s t i q u e s sur la f r a c t i o n du
temps correspondant à des évènements dans l e c i e l nocturne,
l e s fréquences d'apparition des avions, s a t e l l i t e s , etc... A
p a r t i r des r é s u l t a t s obtenus, il s e r a passible d'estimer l e
rapport de réduction du volume des données qu'on pourrait es-pérer
avec t e l ou t e l algorithme de prétraitement.
L'intérêt de ce type de s o l u t i o n é t a n t apparu dès l e début de
l ' é t u d e , e t compte tenu de l ' a p p a r i t i o n t r è s récente des maté-r
i e l s à mettre en oeuvre (capteurs opto-électroniques, systè-me
de traitement d'images en temps r é e l ) , plusieurs actions
ont été prises "en avance de phaseu :
- Visites de laboratoires s p é c i a l i s é s en opto-électronique
ou aymt à résoudre des problèmes voisins (cf. para.
II. 1 .12). Ces v i s i t e s avaient principailement pour buts
de se f a m i l i a r i s e r avec l e s techniques modernes de dé-tection
optique et de rassembler une documentation i n i -
t i a l e sur l e s matériels o f f e r t s sur l e marché.
- Stage sur ce sujet pour deux élèves de troisième année
de llENSTA. Pour des raisons pratiques, e t à la s u i t e dl
un accord entre l e GEPAN e t l e CTME, la première partie
de ce stage s ' e s t déroulée en Septembre 1982 à ltETCA.
Messieurs Cathala e t Flament ont rassemblé des documen-
13. tations techniques sur l e s d i f f é r e n t s composants possi-bles
de la chdne optique d'une s t a t i o n de détection,
et étudié sur l e papier l'esquisse d'une solution pour
un cahier des charges (simplifié) donné. Ces travaux
ont f a i t l'objet d'un rapport préliminaire (réf. (41 )).
La s u i t e de ce stage, de Février à Juin 1983, s e r a consacrée
d'une part à l'approfondissement de ce thème, e t d'autre part
à une réflexion sur l e s algorithmes de prétraitement en temps
r é e l envisageables pour l e tri des séquences à mémoriser. Ces
travaux s'appuieront principalement sur l e s t r o i s sources d1
information suivantes :
- l e présent rapport, e t notamment l e s paragr-hes qui
suivent,
- l e rapport de Septembre mentionné precédemment (réf.
(41 11,
- l e s r é s u l t a t s du dépouillement des video-cassettes du
CESR, attendus pour f i n Janvier.
.IV..2..2. . .S.p é.c.i f.i c.a t.i o.n .Te.c.hn.iq.ue. d.e. B.es.oi ns.
Pour l e système de détection envisagé, l e s spécifications de
besoins se classent en deux grandes catégories :
- c a r a c t é r i s t i q u e s apparentes des phénomènes que l'on veut
pouvoir détecter e t de l e u r s mouvements,
- couverture que l ' o n veut r é a l i s e r avec l e système (angle
solide pour une s t a t i o n , surface du t e r r i t o i r e couvert
pour un réseau de s t a t i o n s ) .
La nature-m&me du problème ?osé rend un peu a r b i t r a i r e s l e s
valeurs c h o i s i e s pour ces d i f f é r e n t s paramètres, e t il faut s1
attendre de toute façon à devoir f a i r e des compromis tenant
14. compte de la f a i s a b i l i t é ( l i m i t e de technologie). Dans cet es-p
r i t , l e s spécifications proposées ci-dessous r e f l è t e n t l'état
des réflexions à la f i n de c e t t e étude, mais seront certaine-ment
appelées à évoluer dans l ' a v e n i r si l e développement d'u-ne
maquette doit gtre entrepris.
Caractéristiques apparent e s des phénomènes :
Il s'agit des c a r a c t é r i s t i q u e s observées au sol à l ' e n t r é e du
d i s p o s i t i f optique d'une s t a t i o n , indépendamment des contribu-t
i o n s respectives des phénomènes eux-memes, de la transmission
atmosphérique, de l'éclairement du fond du c i e l , etc... On ca-r
a c t é r i s e r a d'abord chacun des paramètres dimensionnants p r i s
séparément, puis on décrira un phénomène-modèle,représentatif
des problèmes de b i l a n s énergétiques à résoudre.
~&l>-qgul@ye-dgsj&é~o~è~e= : il n'existe pas réellement
de limite supérieure, car on peut imaginer un feu de Saint-
Elme ou un f l a s h lumineux t r è s proche qui illumine la qua-s
i - t o t a l i t é du demi-essace entourant la s t a t i o n .
Un grand coup de foudre peut a t t e i n d r e une dimension im-portante
dans une direction.
Cependant la majorité des phénomènes détectés à grande
distance (météores, s a t e l l i t e s ) se présentent comme des
sources lumineuses ponctuelles, car seul un télescope per-met
d'en apprécier l e s dimensions angulaires. Cette limite
i n f é r i e u r e é t a n t l e cas l e plus défavorable au point de
vue &ergétique ( l e oixel illuminé à un i n s t a n t ne 1' e s t
que partiellement), on la r e t i e n d r a pour d é f i n i r l e phé-nomène-
modèle.
Spgc-2 l-u@oegx : l e s phénomhes lumineux l e s plus ténus é-mettent
une lumière assez blanche (lumière s o l a i r e réflé- .
chie par l e s s a t e l l i t e s , par exemple) dont on pourra,
pour l e s calculs, rapprocher l e spectre v i s i b l e du stan-dard
utilisk pour l a mesure des nagnitudes (Tungstène à
2854 OKJ.
15. g~~x-i.zs+gtgn& : ce paramètre, e s s e n t i e l pour lai d é f i n i t i o n
du matériel r e q u i s , peut v a r i e r dans une t r è s large four-chette.
Mesuré en W/m 2 , il e s t directenent l i é à l a magni-tude
v i s u e l l e qu' u t i l i s e n t l e s astronomes.
En ce qui concerne l e s flux importants, la s t a t i o n peut se
trouver exposée de nuit à la pleine lune (magnitude z -15)
ou de jour au s o l e i l (magnitude r -26,7), ou encore à un
violent é c l a i r , et e l l e doit donc etre protégée en consé-quenc
e.
En revanche, il n'y a pas de l i m i t e n a t u r e l l e vers l e bas,
car il existe probablement des phénomènes lumineux r a r e s
aussi ténus que l ' o n veut ( s a t e l l i t e s t r è s l o i n t a i n s , mé-téores
minuscules ou bw sur l'horizon, novae,...); plus
l e système sera sensible, plus l e nombre d9 observations
sera élevé.
On peut cependant noter quelques valeurs s i g n i f i c a t i v e s : . Le réseau européen de détection des météorites per-met
actuellenient d'atteindre la magnitude O, e t ma-me
parfois de la dépasser (+1, +2,..). . De n u i t , la magnitude apparente d'un s a t e l l i t e à dé-filement
standard e s t de l ' o r d r e de 2 à 3. . Le système m i l i t a i r e américain GEODSS, qui n'est
pas directement comparable, est sensible à des ma-gnitudes
de l'ordre de 18,5 ( s a t e l l i t e s géosynchro-nes,
à 36000 Km d ' a l t i t u d e ) .
-V ikegsg -p&a;irg : indépendamment de s phénomènes q u i , comme
la foudre, apparaissent e t disparaissent pratiquement sur
place, on peut r e t e n i r quelques valeurs tyyiques pour l e s
sources -0nctue1les classiques : . Les é t o i l e s ont une vitesse angulaire *parente de
15 O/h ( r o t a t i o n de la t e r r e ) . . La vitesse anguldre apparente des météores peut va-r
i e r de O (cas du aétéore r a d i a l ) à 60 O/s. D'une
façon typique, e l l e est de l'ordre d'une dizaine de
degrés par seconde, sur une t r a j e c t o i r e de quelques
dizaines de degrés dans l e c i e l . . Un s a t e l l i t e à défilement en orbite basse (télédé-tection)
a généralement une vitesse angulaire de 1'
16. ordre de O,5 O/s au zénith ( a l t i t u d e entre 800 e t
1000 Km, durée de l'orbite d'environ 90 m).
-V a-ri =t&og ge-f&ux : en dehors de l ' a p p a r i t i o n e t de l a dispa-rition
des phénomènes détectés, Ifimage qu'on en reçoit
peut présenter des fluctuations radiométriques. En ce qui
concerne l e s sources ponctuelles l o i n t a i n e s ( s a t e l l i t e s ,
météores, é t o i l e s ) il e x i s t e une v a r i a t i o n l e n t e propor-tionnelle
a l'inverse du sinus de l ' é l é v a t i o n angulaire,
due à l'absorption atmosphérique. Pour l e s v a r i a t i o n s ra-pides,
on peut noter l e s points suivants : . Certains s a t e l l i t e s semblent clignoter, en raison
des variations de réflexion de la ludère s o l a i r e
provoquées par l e u r r o t a t i o n s u r eux-m&mes. La fré-quence
de ce phénomène e s t de l ' o r d r e du Hertz en
général (tout comme 1,es feux de position des avions). . La v a r i a t i o n de flux la plus rqide enregistrée sur
un météore pâr l e réseau européen é t a i t de l'ordre
de 100 magnitudes/s.
-Ph &n~m&ng-~o~èl-:e à l'aide d'un c a l c u l sinple, on peut justi-f
i e r l e choix d'un phénomène-modèle r e p r é s e n t a t i f à la
f o i s d'un météore-type et d'un s a t e l l i t e : . En supposant suffisamment basse la fréquence d'é-chantillonnage
de l'image (réf.(41), page 11, on
constate que l'énergie reçue pas un pixel (point é-lémentaire)
est proportionnelle à P/V, où P est la
puissance reçue e t v la vitesse angulaire apparente. . La magnitude M varie comme -log(P) par aéfinition. . 2 sources ponctuelles ayant respectivement pour ma-gnitudes
Ml et M2, et pour v i t e s s e s angulaires ap-parentes
v e t v2, apportent l a meme énergie à un 1
pixel si l'on v é r i f i e :
Ml - M2 = log (v2/v1
. Cette é g a l i t é sst v é r i f i é e pour l e s 2 ohénomènes
suivants :
Ml = 2'5 et V, = 0,4 O/s ( s a t e l l i t e )
M2 = 1 e t v2 = IO O/S (météore)
17. Comme on l e v e r r a plus l o i n , à b i l a n énergétique égal, l e
cas d'une grande v i t e s s e angulaire e s t plus contraignant
pour la d é f i n i t i o n des m a t é r i e l s (problèmes de choix de la
fréquence video, de rémanence,...). C'est donc c e l u i - l à
qui e s t proposé comme modèle de t r a v a i l :
Phénomène-modèle = source ponctuelle de magnitude +1 par-courant
de n u i t la vofite c é l e s t e à la
v i t e s s e apparente de 10 O/s.
Couverture à r é a l i s e r :
Le but f i n a l e s t de r é a l i s e r un réseau de d é t e c t i o n fournis-sant
des données à p a r t i r desquelles on puisse cailculer, par
triangulation, la p o s i t i o n e t la t r a j e c t o i r e éventuelle des
phénomènes observés dans une c e r t a i n e zone de couverture.
. Celle-ci correspond au volume d'un demi-cylindre v e r t i c a l ou-v
e r t vers l e haut, d é f i n i par une surface ( i n t e r s e c t i o n de
son prolongement avec l e s o l ) e t une a l t i t u d e minimale. Par
principe, t o u t phénomène détectable s i t u é dans c e t t e zone de-vrat
ê t r e e n r e g i s t r é par au moins deux s t a t i o n s d i s t i n c t e s .
Idé a l ement , il s e r a i t s o u h a i t a b l e de c o u v r i r l e s 55 1500 Km 2
du t e r r i t o i r e m é t r o p o l i t a i n , en abAssant l e plus près possi-ble
de O la valeur de l'altitude minimale. Il faut cependant
t e n i r compte du r e l i e f e t des d i f f i c u l t é s p r a t i q u e s de mise en
oeuvre des s t a t i o n s si e l l e s sont t r o p nombreuses.
Dans la pratique, avec l ' e x p é r i e n c e acquise s u r l e s réseaux
de détection elastaats, il e s t raisonnable de se l i m i t e r aux
s p é c i f i c a t i o n s e t c o n t r a i n t e s d'implantation suivantes :
- Surface couverte par eu moins 2. s t a t i o n s : a 100000 Khid
- Altitude minimale pour la t r i a n g u l a t i o n : 20 Km
- Nombre de s t a t i o n s à implanter < 10
Un t e l réseau permettraLt en e f f e t de couvrir la zone nord-nord-e
s t de la France en prolongement du réseau européen.
18. Par a i l l e u r s , si l ' i m p l a n t a t i o n de s t a t i o n s i s o l é e s devait 8-
t r e envisagée (repoussant beaucoup plus haut ltaltitude mini-male
de couverture Far au moins deux s t a t i o n s ) , il f a u d r a i t
imposer comme s p é c i f i c a t i o n de besoin une valeur minimale pour
1 ' angle s o l i d e de couverture dl une s t a t i o n .
Compte tenu des expériences r e s p e c t i v e s des réseaux de détec-t
i o n des météores e t du CESR de Toulouse, un bon compromis se-rait
r é a l i s é avec un champ angulaire minimal de l'ordre de 120°
dans chaque d i r e c t i o n ( s o i t 71 stéradians).
En marge de c e s s p é c i f i c a t i o n s g é n é r a l e s s u r l a couv~rtureà
r é a l i s e r , il f a u t souligner dès l e début des travaux de d é f i -
n i t i o n l'intérêt des optiques " p l e i n c i e l n qui couvrent effec-tivement
2Tfstér. (dans l e s l i m i t e s imposées pâr l e r e l i e f ) .
Zn e f f e t , ce sont l e s s e u l e s dont on puisse espérer une bonne
e f f i c a c i t é vis-à-vis de la foudre, e t en p a r t i c u l i e r des é-clArs
nuage-sol qui se trouvent fréquemment au-dessous de 10
Km d ' a l t i t u d e .
Une s t a t i o n de détection du type envisagé se présente comme
une chdne de sous-ensembles implantés en s é r i e , mettant en
jeu des équipements optiques, opto-électroniques e t micro-in-formatiques.
A p a r t i r des s p é c i f i c a t i o n s techniques de besoins
préliminaires présentées au paragraphe précédent, e t s u r la
base des informations r e c u e i l l i e s par l e s stagidres e t au
cours des v i s i t e s de l a b o r a t o i r e s , il e s t possible de donner
des élhents de d é f i n i t i o n oour chacun des sous-ensembles.
Sous-ensemble optique :
Il s'agit de ltobjectif placé à l ' e n t r é e de la chaîne optique
de la s t a t i o n , e t dont l e s deux paramètres fondamentaux sont
l ' o u v e r t u r e e t l e champ angulaire.
19. L'ouverture conditionne directement lléclairement d e r r i è r e 1'
objectif e t , dans la. mesure où l e s diverses aberrations res-tent
t o l é r a b l e s , une ouverture aussi grande que possible fa-vorisera
un bon bilan énergétique. Cependant, si l'on doit u-t
i l i s e r un o b j e c t i f du commerce, l e choix pour ce paramètre
r e s t e r a l i m i t é , en p a r t i c u l i e r s'il s ' a g i t d'un t r è s grand an-gle.
En ce qui concerne l e champ angulaire (qu'on supposera défini
par un c8ne dl angle au sommet 8), la l i m i t e i n f é r i e u r e est dé-terminée
par l e s spécifications de besoins en couverture pour
l e réseau. La figure ci-dessous i l l u s t r e l e principe du calcul
à effectuer, en négligeant l e r e l i e f e t la rotondité de later-re,
et en se ramenant à une seule dimension (réseau l i n é a i r e ) .
'C r
Stations
D est la distance entre s t a t i o n s , h l ' a l t i t u d e minimale à par-tir
de l a q u e l l e t o u t point s i t u é au-dessus du réseau (entre
l e s v e r t i c a l e s en p o i n t i l l é s ) e s t vu pa~au moins 2 s t a t i o n s .
On remarque qu'au-dessus de l ' a l t i t u d e h/2 tout point est vu
Fair au moins 1 s t a t i o n ( l e s c h i f f r e s cerclés indiquent pour
chaque p e t i t e zone l e nombre de s t a t i o n s qui la couvrent). On
verifie la r e l a t i o n :
Si on étend l e problème à un réseau
bidimensionnel à mailles cairrées, la
forme conique des champs angulaires
i n t r o d u i t un f a c t e u r c o r r e c t i f égal
à 62 (voir f i g u r e c i - c o n t r e ) , e t on
véri Ti e :
D = h/fi tg(9/2)
(coupe horizontale à h)
20. A t i t r e i n d i c a t i f , l e t a b l e a u s u i v a n t f o u r n i t l e s v a l e u r s p r i -
s e s par la distance e n t r e s t a t i o n s D pour quelques v a l e u r s si-g
n i f i c a t i v e s de h e t e, exprimée en Hm :
Pour s a t i s f a i r e l e s besoins exprimés au paragraphe précédent -
(h=20 2 Km, moins de 10 s t a t i o n s pour couvrir 100000 Km 1, on
v o i t qu'il f a u t une ouverture d1 au moins 1 70 O , correspondant
à une distance e n t r e s t a t i o n s adjacentes d'environ 160 Kiir.
Les o b j e c t i f s du commerce de type l'fish-eye", dont l e champ
angulaire e s t d1 environ 1800 , sont suffisamment performants
du point de vue géonétrique pour &tre envisagés pour la sta-t
i o n de d é t e c t i o n (exemple : fish-eye 8 mm: f/2.8 de Nikkon).
Capteur / Amplificateur :
L ' u t i l i s a t i o n de capteurs opto-électronlques directement der-r
i è r e l ' o p t i q u e e s t impossible en r a i s o n de la f a i b l e s s e des
f l u x lumineux s p é c i f i é s . En e f f e t , aucun tube de type t é l é v i -
sion n'est envisageable (Vidicon, Nocticon, Su9er-nocticon,..)
compte tenu de l e u r f o r t e rémanence incompatible avec la de-t
e c t i o n de phénomènes sporadiques, e t aucun des d i s p o s i t i f s de
type CCD, CID ou diodes cornmutées ne s e r a i t assez sensible.
L'étude de d é f i n i t i o n c o n s i s t e r a donc, pour ce sous-ensemble,
5 trouver un montage approprié comportant un amplificateur de
b r i l l a n c e s u i v i d'un d i s p o s i t i f de d é t e c t i o n opto-électronique,
21. LI amplification de la lumière incidente pourra probablement
8tre r é a l i s é e par une ou plusieurs g a l e t t e s de micro-canaux,
ou encore à l'aide d'un-amplificateur à vvfocalisation de pro-ximité''
(cf. CR 63/1082). C'est l e calcul final du gain glo-bal
de la chdne d'acquisition, tenant compte des pertes, du
bruit e t des i n t e r f a c e s , qui permettra de déterminer l e gain
requis pour l'amplification de brillance.
En ce qui concerne l e s capteurs q u ' i l faudra couyler (proba-blement
par f i b r e s optiques) d e r r i è r e 1' amplificateur , il sem-ble
que la meilleure solution consiste en une matrice de CCD
ou de comrnutés. Il n'est, en e f f e t , pas envisageable de recou-rir
à une b a r r e t t e monodimensionnelle qui b a l a i e r a i t la surfa-ce
u t i l e , comme cela est r é a l i s é dans plusieurs caméras CCD :
1' énergie reçue par un pixel se trouverait a l o r s divisée par
l e nombre de l i g n e s d'une image, ce qui s e r a i t en contradic-tion
avec la recherche d'une s e n s i b i l i t é acceptable pour la
s t a t i o n ( e t probablement d i f f i c i l e 5 a t t e i n d r e !).
Les commutés (Reticon par exemple) semblent plus performants
que l e s CCD sur plusieurs points (conditions d'éclairage moins
c r i t i q u e s , plus grande dynamique, meilleure précision, meilleur
rapport signal/bruit), mais sont plus lents. De nombreuses ré-férences
techniques sont c i t é e s dans l e rapport des stagiaires
(réf . (4 1 ) ) . On r e t i e n d r a que l e s natrices actuellement dispo-nibles
sur l e marché ont une t a i l l e maximale d'environ 500~400
pixels, e t que leur s e n s i b i l i t é peut ê t r e considérablement a-méliorée
si on l e s r e f r o i d i t (diminution exponentielle du cou-rant
d' obscurit é avec la température pour l e s CCD).
Deux paramètres sont particulièrement importants à calculer en
prenant en compte la t o t a l i t é de la chalne optique e t opto-électronique
:
a - l'angle solide associé à un pixel : l'énergie reçue par
ce pixel l o r s de l'apparition d'un nphénomène-modèle" en
dépend (bilan énergétique), a i n s i que la précision de
l o c a l i s a t i o n e t de trajectographie (sur ces points, au-cun
besoin q u a n t i t a t i f n'a été formulé, car de toute é-vidence
il faudra f a i r e "le mieux possible").
22. 9n p a r t i c u l i e r , un compromis devra p eut-8tre &tre trouvé
e n t r e l e champ angulaire de l'objectif e t la t a i l l e en
p i x e l s de la matrice retenue,
- la fréquence de l e c t u r e des images : pas t r o p haute pour
ne pas dégrader l e b i l a n énergétique de chaque pixel (cf.
réf.(41) page 41, e l l e d o i t 8tre s u f f i s a n t e pour suivre
l e s v a r i a t i o n s e t l e s mouvements éventuels des phénomè-nes
détectés.
Comme il e s t hors de question d'envisager une fréquence
assez haute pour décomposer l e s étapes de formation des
é c l a i r s , il semble, au vu du réseau canadien MORP de dé-t
e c t i o n des météores ( c f , para. III,~,~.), qu'une valeur
de quelques Hertz p o u r r a i t convenir.
Ce paramètre conditionne directement, en aval, l e volu-me
des données stockées, pour une séquence d'une durée
totale donnée.
Bien que peu d'informations a i e n t é t é r e c u e i l l i e s jusqulici
s u r ce point, il sera i n t é r e s s a n t de chercher si une s o l u t i o n
technique ne nécessitant pas une double conversion photons/&-
l e c t r o n s e s t envisageable. Il en résulteraiit certainement une
amélioration notable de la FTM (Fonction de Transfert de Modu-l
a t i o n ) du système.
Prétraitement en temps r é e l :
Ce sous-ensemble e s t à la f o i s l e plus c r i t i q u e e t l e plus o-r
i g i n a l du système. Il comporte principalement une conversion
numérique des images, l e u r soumission à des algorithmes de dé-cision
e t un d i s p o s i t i f de stockage s é l e c t i f de séquences por-teuses
d'informations u t i l e s .
Le fait de numériser e t de f a i r e l i r e 5 un calculateur en temps
r é e l un s i g n a l video n'a r i e n d'utopique a l'heure a c t u e l l e ,
surtout si la fréquence video choisi+ e s t nrttement i n f é r i e u r e
23. au standard de 25 Hz. Une étude du marché mondial des consoles
de traitement dlimages e f f e c t u é e pær l'auteur a permis de vé-r
i f i e r que p l u s i e u r s constructeurs o f f r e n t en standard des
couplages d'entrée video, e t d e s processeurs de traitement en
temps r é e l des séquences d'images numérisées (par exemple, la
console américaine VICOM sur l a q u e l l e se connecte la caméra
CCD développée pax 1'INRIA : cf. CR 61/0982).
Les algorithmes qui devront déterminer l e début e t la f i n des
séquences "probablement i n t é r e s s a n t e s " effectueront des compa-r
a i s o n s e n t r e trames successives, e t pourront donc déterminer
a p o s t e r i o r i qu'une séquence à stocker a comaencé ou s'est
terminée quelques trames plus t8t. Ce type de s t r a t é g i e impli-que
nécessairement que t o u t e s l e s images reçues soient mémori-sées
temporairement sur une mémoire-tampon c i r c u l a i r e dont il
faudra déterminer la nature e t la t a i l l e . A p r i o r i , il pour-rait
s'agir typiquement de 4 némoires vives d'images au for-m
a t standard de 512 x 512 p i x e l s (un peu plus grand que la
t a i l l e d'une matrice CCD courante de type F a i r c h i l d 221).
Le point de départ du prétraitement c o n s i s t e en un caicul de
la différence e n t r e chaque trame et celle qui la précède. L'
étude pourra s'inspirer dans une c e r t a i n e mesure de la métho-de
u t i l i s é e pour l e système m i l i t a i r e amiéricain GEODSS (cf.
para. 11.4.1, e t de la; logique de décision implantée dans
l e s s t a t i o n s du réseau NORP (cf. para. 111.3.3.).
Le développement e t la mise au point des l o g i c i e l s devront 8-
t r e e f f e c t u é s sur un système i n t e r a c t i f de traitement d'ima-ges,
ma3.s l ' i m p l a n t a t i o n du sous-ensemble opérationnel s e r a
r é a l i s é e sur un ou p l u s i e u r s micro-processeur(s). L1op~ortuni-t
é de tabler, par exemole, l'opération de s o u s t r a c t i o n de tra-mes
consécutives devra &tre étudiée.
En ce qui concerne l e sup~ort à c h o i s i r pour e n r e g i s t r e r l e s
séquences i n t é r e s s a n t e s , l'étude de d é f i n i t i o n devra t e n i r comp-t
e des volumes de données attendus. Le choix se f e r a entre un
YU-port inf3rrnatique nagnétique (bande CCT 5 6250 bpi par exem-
?le) e t un support video classique (moyennant une reconversion
en l i g n e ) .
24. Procédures de c a l i b r a t i o n :
Pour permettre aux u t i l i s a t e u r s de ce système de t i r e r l e
meilleur p a r t i des données images e n r e g i s t r é e s , il faut ?ou-voir
l e u r f o u r n i r des données a u x i l i a i r e s de calibration.
C e l l e s - c i s o n t n6cessaires pour e f f e c t u e r des c o r r e c t i o n s de
deux c a t é g o r i e s :
- Corrections géométriques : l e premier ~roblème consis-t
e à calibrer l e s déformations géométriques i n t r o -
d u i t e s par l e sous-ensemble optique. Pour c e l a , on
produit l'image d'une f i g u r e géométrique simple (ré-seau
de p o i n t s é q u i d i s t a n t s , oar exemple), e t on dé-d
u i t des déformations observées e t mesurées sur l'i-mage
un modèle mathématique dont on se s e r t e n s u i t e
pour "redresserw l e s images.
Le second problème concerne la FTM de la chaîne op-tique
globale, que l'on peut dvaluer en observant
des mires, e t grâce à l a q u e l l e on peut améliorer l e
c o n t r a s t e des images par déconuolution.
Bien q u ' e l l e s ne doivent pas v a r i e r beaucoup avec
l e temps, l e s données de c a l i o r a t i o n de c e t t e caté-gorie
devront gtre v é r i f i é e s de temps en temps, car
c e r t a i n e s évolutions d'origine thermique ne s o n t p a s
exclues.
- Corrections radiométriques : e l l e s sont de deux natures.
D'abord, des corrections r e l a t i v e s peuvent ê t r e ap-pliquées
à chaque pixel sous la forme d'une FTL (fonc-t
i o n de t r a n s f e r t de luminance) obtenue par calibra-tion
e t codée sous forme de quelques points. Ensui-t
e , des c o r r e c t i o n s globales peuvent 3tre apportées
à l'ensemble des p i x e l s d'une image. Les données de
c a l i b r a t i o n de c e t t e nature sont obtenues en obser-vant
des sources lumineuses calibrées (ou l'obscuri-tg).
E l l e s doivent 8tre remises à jour périodiquement.
Des procédures de c a l i b r a t i o n devront donc ê t r e a i s e s au point,
ainsi que des sources c a l i b r é e s , mires, etc... Les données cor-respondantes
seront stockées coame des images p a r t i c u l i è r e s .
25. Réduction des données :
Le traitement en temps d i f f é r é des données stockées dans l e s
s t a t i o n s ne fait pas p a r t i e du s u j e t de 1' &tude. Il e s t seu-lement
évoqué i c i pour mémoire.
Les données p r é t r a i t é e s consistant en séquences d'images bru-t
e s comportant, avec une c e r t a i n e probabilite, des phénomènes
aérospatiaux r a r e s , il faudra f o u r n i r aux s p é c i a l i s t e s des
d i f f é r e n t e s c l a s s e s de ~h4nomènes concernées l e s moyens d'ex-p
l o i t e r ces images . Sans e n t r e r dans l e s d é t a i l s , on peut i-d
e n t i f i e r 3 c a t é g o r i e s d'outils informatiques à prévoir :
- O u t i l s i n t e r a c t i f s c l a s s i q u e s dv manipulation e t de trai-tement
d'images numériques ( écran, c l a v i e r , o u t i l de dé-s
i g n a t i o n sur image, l o g i c i e l i n t e r a c t i f ) pour é t u d i e r
qualitativement les phénomènes.
- Logiciels de c o r r e c t i o n à l'&de de données de caïibra-tion
en vue de mesures f i n e s sur des images.
- Logiciel de réduction d e s données de t r a j e c t o g r a p h i e :
désignation e t positionnement dans l'espace e t dans l e
temps des >bénornènes, triangulation e n t r e vues i s s u e s de
s t a t i o n s d i f f é r e n t e s , etc...
-IV-.2.-4. - -Ca-l e-n d-r i-e r- e-t -co-ht-s .
Il e s t c l a i r qu'à ce stade, l e s propositions de cdendrier e t
l e s estimations des codts ne peuvent ê t r e que t r è s approxima-t
i v e s . Compte tenu des i d é e s e t des pro j e t s au moment de la
rédaction de ce rapoort, l e schéma à envisager p o u r r a i t etre
l e suivant :
- Février à J u i n 1983 : 4 mois de f i n de stage pour l e s 2
s t a g i a i r e s de 1'ZNSTA com-ortant une première appro-che
du prétraitement (algorithmique), e t la prépara-t
i o n d'une s p é c i f i c a t i o n technique de besoins plus
26. précise e t d'un premier d o s s i e r j u s t i f i c a t i f ( s u r la
base des données du CES%
- Zté 83 à é t é 85 : thèse de Docteur-Ingknieur portant s u r
l ' é t u d e e t la r é a l i s a t i o n (plus ou moins complète en
fonction de la main-d'oeuvre techinique disponible)
d'une maquette. A ce s t a d e , la patrtie informatique
pourradt ê t r e implantée en l o g i c i e l sur un système à
usage général.
P r i x du m a t é r i e l r e q u i s : de l ' o r d r e de 200 à 300 KF,
- Eté 85 à é t é 86 : r é a l i s a t i o n d'un orototype 1 c%blé.
- Eté 86 à f i n 86 : expérimentation du prototype 1 (au Pic
du Midi ou au CERGA) .
- Fin 86 à é t é 87 : isise à jour du prototype 1 e t récelisa-t
i o n du prototype 2.
- Eté 87 à f i n 87 : expérimentation simultanée des proto-types
1 e t 2 (-.sur 2 sites eloignés l'un de l'autre).
(.*o.)
D'une façon t r è s générale, au vu des r é s u l t a t s de c e t t e étude,
il e s t recommandé de prendre des a c t i o n s concrêtes e t si possi-ble
rapides dans l e s 3 axes suivants :
- Prendre contact avec l e LDG et l e s responsables .des ré-seaux
de d é t e c t i o n électronagnétique de la foudre en Eu-rope
(Benelux e t s u r t o u t R.F.A.), pour d é f i n i r des pro-cédures
d'échange d'information, voire de p a r t i c i p a t i o n ,
e t acquérir un s a v o i r - f a i r e s u r ce mode de détection.
- Encourager par tous l e s moyens des u n i v e r s i t a i r e s à se
charger de la gestion d'une ou deux s t a t i o n s de d é t e c t i o n
27. photographique de météores du type "Ceslechatt , qu'il fau-d
r a i t instiller dams l e nord-est pour l e s r a t t a c h e r au
réseau européen e t u t i l i s e r , au moins dans un ~remier
temps, l e système de réduction des données Tchèque ou ce-l
u i des Allemands.
- Lancer l ' é t u d e d'une s t a t i o n de d é t e c t i o n optique à stoc-kage
s é l e c t i f de données, au minimum jusqulâ la réalisa-t
i o n d'une maquette. Son i n t é r ê t p o t e n t i e l pour la détec-t
i o n des s a t e l l i t e s pourra éventuellement j u s t i f i e r une
participation de la DGA aux codts de développement.
28. R E F E R E N C E S
OOOOOOOOOOOOOOOCOOO
( 1 ) "L' étude des phénomènes aérospatiaux n o n - i d e n t i f i é s -
1977-81 : R é s u l t a t s e t perspectives", D0.c. de travail n04.
(21 Plaquette de présentation du GEPAN (1982).
3 ) "2ème s é r i e d'avis e t recontnandations du Conseil scien-t
i f i q u e du GEPAN" (07/06/78).
(4 1. llAvis e t recommandations du Conseil s c i e n t i f i q u e du
GEPAN" (21/01/82).
(5) Annuaire du CNRS : Sciences de la t e r r e , de l'océan, de
1' atmosphère e t de 1' espace ( 1980).
(6) Plaquette de présentation du système CAUTRA I V , éditée
par l e STNA (Ministère des t r a n s p o r t s ) .
(7) "Comment prévoit-an l e temps ?", brochure d'information
de la Météorologie Nationale (Mars 75).
(8) "L'armement", b u l l e t i n d'information e t de l i a i s o n , no 68
(~écembre 81 ).
(9) "La foudr e : e f f e t s à distan~e~J.~ ,H amelin e t C, Letein-t
u r i e r , L'écho des recherches no 109 ( J u i l l e t 82), p. 15
à 22.
(10) Rapport d ' a c t i v i t é CRPE pour 1980 (filote technique CRPE/
105).
(111 "5tude expérimentale de la rgpartition des traînées mé-t
é o r i q u e s dans la haute atmosphèren, thèse de 3ème cycle
de P. Robert, Université de Paris V I (10/06/74).
(12) "A very-aide-field, high luminosity and high s p e c t r a l
resolution camerai'?, G. Courtès, J.P. Sivan e t M. Saisse,
Astronomy and Physics 97, o. 334-341 (1983).
29. "Optical systems f o r UV space researches", G. Courtès,
IAU symposium no 41 i n Munich (Aoht 70) : New Techniques
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lrCaméra TELEPHOT" - CNRS, Observatoire de Haute-Provence -
H. Fehrrnbach e t J.L. Chevassut - LA-032 (Novembre 81).
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(41) "Système de détection de phénomènes aérospattiaiux r a r e s
(Résumé du mois de Se~tembre)", rapport de !JIM. Cathala
e t Flament (30/09/82). .
32. SOMMAIRE DU VOLUME No 5
I.V. SOLUT IONS PROPOSEES
IV. 1. U t i l i s a t i o n de systèmes existaints
IV.l.l. Systèmes français existants
IV.1 .2. Pro j e t s français
IV. 1.3. Syst &mes étrangers
IV.2. Etude d'un système original de détection optique
R E F E R E N C E S
Principe de l'archivage s é l e c t i f
Spécification Technique de Besoins
Caractéristiques apparentes des phénomènes
Couverture à r é a l i s e r
Eléments de d é f i n i t i o n préliminaire
Sous-ensemble optique
Cæ~teur/ Ampl i f icateur
Prétraitement en temps r é e l
Procédures de calibration
Réduction des données
Calendrier e t coQts
Recommandations f i n a l e s
F. Louange
