Traitement de signaux GPR pour l'étude de structures de génie civil. // GPR signal processing for the study of civil engineering structures
Gif-sur-Yvette, Essonne
CDD
Temps-plein
Il y a 1 mois
Offer Description[English version Below]Ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre de l'ANR Heat Coffee « Radar pour l'auscultation de structures de génie civil ». Le but de la thèse est de développer des méthodes et outils de traitement du signal visant à évaluer l'état de dégradation de structures de génie civil à l'aide d'un Ground Penetrating Radar (GPR).Contexte général :La capacité de voir à travers, sous et dans les matériaux solides à l'aide de techniques non invasives a des applications importantes dans une variété de domaines. Dans le domaine du génie civil, le sondage de structures et de milieux géotechniques suscite de nombreux intérêts du fait de son importance capitale en termes de sécurité et de durabilité. En effet, en raison de facteurs tels que l'érosion ou les mouvements du sol, les structures de génie civil peuvent subir différents changements. Une évaluation de l'état actuel de la structure permettrait d'obtenir des informations sur sa stabilité et aiderait à déterminer si des renforcements sont nécessaires, si les fondations doivent être modifiées, ou si d'autres ajustements structurels sont requis. Un autre avantage du sondage de structures est la planification des travaux d'entretien et de réparation de manière proactive, évitant ainsi des coûts plus importants liés à des défaillances non anticipées.Dans le cadre de cette thèse on se propose d'utiliser un système radar de type GPR pour le sondage de structures de génie civil et de milieux géotechniques. Cette technique nous permettra notamment d'estimer les dimensions du milieu sous test, de détecter, voire localiser des inhomogénéités dans la structure. Le principe du GPR repose sur la transmission d'une onde électromagnétique dans le sol et la réception de l'onde réfléchie par des objets enterrés ou des cavités. La forme la plus courante de mesures GPR consiste à déployer un émetteur et un récepteur suivant une géométrie fixe, qui sont déplacés au-dessus de la surface pour détecter les réflexions en provenance du sous-sol. Ce déplacement linéaire de l'antenne radar au cours d'une mesure permet au système de créer une image 2D appelée radargramme ou B-scan. Comme le radar est en mouvement et que plusieurs acquisitions sont réalisées, la réponse d'un objet a une forme d'hyperbole.Le GPR est une technique orientée vers les applications. La conception du système d'émission/réception et le matériel utilisé sont fonction du matériau de la cible et de son environnement. Dans, on propose une vue des applications liés au GPR dans des domaines tels que l'ingénierie, la gestion de l'environnement et la géologie. A titre d'exemple, dans, on propose une méthode de détection adaptative de tuyaux enterrés de 1m à 3m de profondeur en utilisant le GPR. Dans, le GPR est utilisé pour l'inspection des routes. Dans le cadre de cette thèse, l'application visée est le sondage de fondations de pylônes électriques afin d'en déduire une évaluation de leur état actuel.Objectifs :L'objectif de la thèse est de développer des techniques de traitements de signaux GPR et de les expérimenter en conditions réelles en vue de localiser les fondations d'un pylône électrique et de détecter des défauts dans le béton. Le choix préalable du signal émis devra trouver un compromis entre portée et résolution. En effet, pour un milieu donné, plus la fréquence de la porteuse est élevée, plus la portée du signal est faible. Dans ce cas-là, l'onde pénètre très peu dans le sol compliquant ainsi l'étude des fondations du pylône. D'autre part, plus la bande passante est large, meilleure est la résolution spatiale.Un point central du travail concernera le développement d'algorithmes d'imagerie. Pour cela, on pourra s'appuyer, dans un premier temps, sur des méthodes d'imagerie SAR que l'on adaptera à notre problématique. Dans un second temps, on pourra développer des traitements prenant en compte une modélisation plus fine du signal GPR (par exemple, la géométrie des objets à détecter) et/ou du bruit auquel il est soumis (modélisé, par exemple, par un bruit à distribution elliptique). En effet, les bruits à distributions elliptiques sont bien adaptés à la modélisation du fouillis en milieu hétérogène.Tout d'abord, les traitements développés seront validés sur données synthétiques à l'aide du simulateur GPRmax. Ensuite, ils seront appliqués à des données réelles obtenues via un banc expérimental en cours de développement sur le site de l'ENS Paris Saclay. Les données ainsi acquises seront traitées offline.This thesis project is part of the ANR HEAT COFFEE program « Radar for monitoring civil engineering structures ». The aim of the thesis is to develop signal processing methods for assessing the state of degradation of civil engineering structures using Ground Penetrating Radar (GPR).General context :The ability to see through, under and into solid materials using non-invasive techniques has important applications in a variety of fields. In the field of civil engineering, the survey of geotechnical structures and environments is of great interest because of its importance in terms of safety and durability. Indeed, due to factors such as erosion or ground movement, civil engineering structures can undergo various changes. An assessment of the structure's current state would provide information on its stability and help determine whether reinforcement is required, whether foundations need to be modified, or whether other structural adjustments are necessary. Another advantage of structural surveying is that it enables maintenance and repair work to be planned proactively, thus avoiding higher costs associated with unanticipated failures.In this thesis, we propose to use a GPR-type radar system for probing civil engineering structures and geotechnical environments. In particular, this technique will allow us to estimate the dimensions of the environment under test, and to detect and even locate inhomogeneities in the structure. The principle of GPR is based on the transmission of an electromagnetic wave in the ground and the reception of the wave reflected by buried objects or cavities. The most common form of GPR measurement involves deploying a transmitter and receiver in a fixed geometry, which are moved above the surface to detect reflections from the subsurface. This linear movement of the radar antenna during a measurement enables the system to create a 2D image known as a radargram or B-scan. As the radar is in movement, and several acquisitions are made, the response of an object has a hyperbolic shape.GPR is an application-oriented technique. The design of the transmitting/receiving system and the equipment used depend on the target material and its environment. In, an overview of GPR-related applications in fields such as engineering, environmental management and geology is provided. For example, proposes a method for adaptive detection of buried pipes from 1m to 3m depth using GPR. In, GPR is used for road inspection. For this thesis, the target application is to survey the foundations of electric pylons in order to derive an assessment of their current condition.Objectives :The aim of this thesis is to develop GPR signal processing techniques and test them in real-life conditions, for locating the foundations of an electricity pylon and detecting defects in the concrete. The preliminary choice of the transmitted signal will have to find a compromise between range and resolution. For a given medium, the higher the carrier frequency, the shorter the signal range. In this case, the wave penetrates very little into the ground, complicating the study of pylon foundations. On the other hand, the wider the bandwidth, the better the spatial resolution.A major focus of the work will be the development of imaging algorithms. For that, we will initially rely on SAR imaging methods, which we will adapt to our specific problem. Secondly, we might develop processes that take into account a finer modelling of the GPR signal (for example, the geometry of the objects to be detected) and/or the noise to which it is subjected (modelled, for example, by noise with an elliptical distribution). Indeed, elliptical distributions are well suited for modeling clutter in heterogeneous environments.First, the treatments developed will be validated on synthetic data using the GPRmax simulator. Second, they will be applied to real data obtained via an experimental bench currently under development at ENS Paris Saclay. The data thus acquired will be processed offline.Funding category: Autre financement publicPHD Country: FranceRequirementsSpecific RequirementsBonnes bases en statistiques et informatique. Des notions en imagérie SAR seraient un plus.----Good knowledge of statistics and IT. Notions in SAR imaging would be a plus.Additional InformationWork Location(s)Number of offers available 1 Company/Institute ENS Paris-Saclay Country France City Gif-sur-Yvette GeofieldWhere to apply WebsiteSTATUS: EXPIRED