TÉLÉDÉTECTION lidar PERSPECTIVE
La télédétection lidar: des fondements aux applications industrielles
En France, la recherche sur les lidars est particulièrement dynamique et couvre une grande diversité d’ applications. Ces travaux scientifiques ont conduit à des transferts industriels fructueux, notamment dans le domaine des lidars destinés à la caractérisation de l’ atmosphère. D’ autres domaines d’ application buttent encore sur la taille et le coût de ces systèmes. Le Club Lidar de la SFO a pour vocation de promouvoir les échanges scientifiques au sein de cette communauté de chercheurs.
Photographie d’ un tir lidar à l’ Observatoire de Haute Provence( OHP – Crédit Hervé Dole).
https:// doi. org / 10.1051 / photon / 202613619
Patrick FENEYROU 1, *, Alain MIFFRE 2, Philippe KECKHUT 3, Philippe GOLOUB 4, Stéphane VICTORI 5, Sophie GODIN-BEEKMANN 3, Nicolas CEZARD 6, Laurent LOMBARD 7, Fabien GIBERT 8, Irène XUEREF-REMY 9
1
Thales TRT, Palaiseau, France, 2 ILM, Lyon, France,
3
LATMOS, Paris, France, 4 LOA, Lille, France
5
Cimel, Paris, France, 6 ONERA, Toulouse, France
7
ONERA, Palaiseau, France, 8 LMD Palaiseau, France
9
OSU Pythéas, Aix-en-Provence, France * patrick. feneyrou @ thalesgroup. com
Un lidar( acronyme de Light Detection and Ranging) est un système de télédétection optique analogue du radar bien connu dans le domaine micro-ondes. Cette méthodologie a connu un essor remarquable à la suite de l’ invention du laser( années 1960), en mettant à profit la directivité du faisceau( pour accroitre la portée du lidar) et / ou ses caractéristiques spectrales( en vue d’ applications spectroscopiques). Aujourd’ hui, son champ d’ application est particulièrement vaste, allant de l’ archéologie, à la météorologie et l’ étude de l’ atmosphère depuis le sol comme par satellite, à la défense, à la topographie et la bathymétrie, aux transports et même aux loisirs. Cette diversité conduit à des systèmes dont la taille, la finalité ou encore les composants utilisés sont eux-mêmes diversifiés. La portée varie ainsi de quelques cm à plusieurs centaines de milliers de km pour la télémétrie Terre-Lune, avec des résolutions de quelques µ m à plusieurs centaines de mètres et des mesures cadencées de la µ s jusqu’ à plusieurs heures. Certaines de ces caractéristiques découlent de l’ intensité très faible des signaux à mesurer( jusqu’ à 25 ordres de grandeur inférieurs à la puissance émise) combinée aux contraintes de sécurité oculaire qui limitent la puissance optique pouvant être émise. L’ ensemble de ces paramètres doit donc être adapté lors de la conception du système, en fonction de l’ application et des caractéristiques de la cible( aérosols et / ou molécules atmosphériques – cibles dures). La conception doit également tenir compte de la plateforme utilisée qui peut aller de dispositifs portables grand public à des plateformes mobiles- sur rail, sur route ou aéronautique- jusqu’ au domaine spatial. A ce titre, l’ environnement du lidar peut constituer une contrainte importante en raison des larges variations de température, des vibrations, du rayonnement, ainsi que de la nécessité de gérer des échos parasites inévitables( tel que l’ écho de la surface de la mer en bathymétrie). Enfin, les contraintes de taille, de masse, de consommation et de coût constituent un frein au déploiement de tels systèmes pour nombre d’ applications.
Cet article a pour objectif d’ illustrer les principaux axes de recherche sur les lidars, de l’ étude des composants élémentaires au développement de nouvelles architectures et méthodes de mesure, en passant par le traitement et la qualification des signaux acquis, jusqu’ à l’ exploitation des produits des
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