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Techniques d'imagerie radar pour la caractérisation et le diagnostic des chaussées
No full textThis work concerns 3-D tomographic imaging with Ground-Based Synthetic Aperture Radar (GB-SAR) for in situ pavement defect detection. A side-looking bistatic GB-SAR operated in forward-scattering (FSC) mode characterized by a high Signal-to-Noise Ratio (SNR) and constant vertical resolution is proposed. Tomographic focusing is introduced to solve the ground-range ambiguity and improve the resolution by using an additional vertical aperture. A Constant Offset Sliding Bistatic (COSBis) SAR configuration operated in the FSC mode is proposed, which reduces the system complexity to a minimal level by using a single pair of Tx and Rx antennas, leading to an improved ground-range resolution, through focusing along an angular aperture created by the horizontal motion. Experimental results demonstrate the capability of the proposed mode for detecting artificial defects, and characterizing detailed features by employing polarimetric diversity. High-resolution techniques are applied to COSBis approach to refine roadway diagnosis. The innovative GB-SAR configuration, coupled with high-resolution imaging techniques, proves a good potential for roadway inspection and maintenance.Ce travail concerne l'imagerie tomographique 3-D par Radar à Synthèse d'Ouverture de terrain (GB-SAR) pour la détection in situ des défauts de chaussée.Un GB-SAR bistatique à visée latérale, fonctionnant en mode de propagation vers l'avant (FSC), caractérisé par un rapport Signal sur Bruit (SNR) élevé et une résolution verticale constante, est proposé. Une focalisation tomographique utilisant une ouverture dans la direction verticale est introduite pour résoudre l'ambiguïté et améliorer la résolution en distance au sol. Une configuration SAR bistatique FSC à déplacement horizontal et à décalage constant (COSBis), est proposée afin de réduire la complexité du système à un niveau minimal, en utilisant une seule paire d'antennes Tx et Rx, et qui permet d'obtenir une résolution en distance au sol améliorée par focalisation sur une ouverture angulaire générée par le mouvement horizontal. Les résultats expérimentaux démontrent la capacité du mode proposé à détecter des défauts artificiels et à caractériser des détails fins en utilisant une diversité de polarisation. Des techniques d'analyse spectrale à haute résolution sont appliquées à l'approche COSBis pour affiner le diagnostic routier. Cette configuration innovante de GB-SAR, associée à des techniques d'imagerie à haute résolution, démontre un fort potentiel pour l'inspection et la maintenance des chaussées
Techniques d'imagerie radar pour la caractérisation et le diagnostic des chaussées
No full textThis work concerns 3-D tomographic imaging with Ground-Based Synthetic Aperture Radar (GB-SAR) for in situ pavement defect detection. A side-looking bistatic GB-SAR operated in forward-scattering (FSC) mode characterized by a high Signal-to-Noise Ratio (SNR) and constant vertical resolution is proposed. Tomographic focusing is introduced to solve the ground-range ambiguity and improve the resolution by using an additional vertical aperture. A Constant Offset Sliding Bistatic (COSBis) SAR configuration operated in the FSC mode is proposed, which reduces the system complexity to a minimal level by using a single pair of Tx and Rx antennas, leading to an improved ground-range resolution, through focusing along an angular aperture created by the horizontal motion. Experimental results demonstrate the capability of the proposed mode for detecting artificial defects, and characterizing detailed features by employing polarimetric diversity. High-resolution techniques are applied to COSBis approach to refine roadway diagnosis. The innovative GB-SAR configuration, coupled with high-resolution imaging techniques, proves a good potential for roadway inspection and maintenance.Ce travail concerne l'imagerie tomographique 3-D par Radar à Synthèse d'Ouverture de terrain (GB-SAR) pour la détection in situ des défauts de chaussée.Un GB-SAR bistatique à visée latérale, fonctionnant en mode de propagation vers l'avant (FSC), caractérisé par un rapport Signal sur Bruit (SNR) élevé et une résolution verticale constante, est proposé. Une focalisation tomographique utilisant une ouverture dans la direction verticale est introduite pour résoudre l'ambiguïté et améliorer la résolution en distance au sol. Une configuration SAR bistatique FSC à déplacement horizontal et à décalage constant (COSBis), est proposée afin de réduire la complexité du système à un niveau minimal, en utilisant une seule paire d'antennes Tx et Rx, et qui permet d'obtenir une résolution en distance au sol améliorée par focalisation sur une ouverture angulaire générée par le mouvement horizontal. Les résultats expérimentaux démontrent la capacité du mode proposé à détecter des défauts artificiels et à caractériser des détails fins en utilisant une diversité de polarisation. Des techniques d'analyse spectrale à haute résolution sont appliquées à l'approche COSBis pour affiner le diagnostic routier. Cette configuration innovante de GB-SAR, associée à des techniques d'imagerie à haute résolution, démontre un fort potentiel pour l'inspection et la maintenance des chaussées
Techniques d'imagerie radar pour la caractérisation et le diagnostic des chaussées
No full textThis work concerns 3-D tomographic imaging with Ground-Based Synthetic Aperture Radar (GB-SAR) for in situ pavement defect detection. A side-looking bistatic GB-SAR operated in forward-scattering (FSC) mode characterized by a high Signal-to-Noise Ratio (SNR) and constant vertical resolution is proposed. Tomographic focusing is introduced to solve the ground-range ambiguity and improve the resolution by using an additional vertical aperture. A Constant Offset Sliding Bistatic (COSBis) SAR configuration operated in the FSC mode is proposed, which reduces the system complexity to a minimal level by using a single pair of Tx and Rx antennas, leading to an improved ground-range resolution, through focusing along an angular aperture created by the horizontal motion. Experimental results demonstrate the capability of the proposed mode for detecting artificial defects, and characterizing detailed features by employing polarimetric diversity. High-resolution techniques are applied to COSBis approach to refine roadway diagnosis. The innovative GB-SAR configuration, coupled with high-resolution imaging techniques, proves a good potential for roadway inspection and maintenance.Ce travail concerne l'imagerie tomographique 3-D par Radar à Synthèse d'Ouverture de terrain (GB-SAR) pour la détection in situ des défauts de chaussée.Un GB-SAR bistatique à visée latérale, fonctionnant en mode de propagation vers l'avant (FSC), caractérisé par un rapport Signal sur Bruit (SNR) élevé et une résolution verticale constante, est proposé. Une focalisation tomographique utilisant une ouverture dans la direction verticale est introduite pour résoudre l'ambiguïté et améliorer la résolution en distance au sol. Une configuration SAR bistatique FSC à déplacement horizontal et à décalage constant (COSBis), est proposée afin de réduire la complexité du système à un niveau minimal, en utilisant une seule paire d'antennes Tx et Rx, et qui permet d'obtenir une résolution en distance au sol améliorée par focalisation sur une ouverture angulaire générée par le mouvement horizontal. Les résultats expérimentaux démontrent la capacité du mode proposé à détecter des défauts artificiels et à caractériser des détails fins en utilisant une diversité de polarisation. Des techniques d'analyse spectrale à haute résolution sont appliquées à l'approche COSBis pour affiner le diagnostic routier. Cette configuration innovante de GB-SAR, associée à des techniques d'imagerie à haute résolution, démontre un fort potentiel pour l'inspection et la maintenance des chaussées
Techniques d'imagerie radar pour la caractérisation et le diagnostic des chaussées
No full textThis work concerns 3-D tomographic imaging with Ground-Based Synthetic Aperture Radar (GB-SAR) for in situ pavement defect detection. A side-looking bistatic GB-SAR operated in forward-scattering (FSC) mode characterized by a high Signal-to-Noise Ratio (SNR) and constant vertical resolution is proposed. Tomographic focusing is introduced to solve the ground-range ambiguity and improve the resolution by using an additional vertical aperture. A Constant Offset Sliding Bistatic (COSBis) SAR configuration operated in the FSC mode is proposed, which reduces the system complexity to a minimal level by using a single pair of Tx and Rx antennas, leading to an improved ground-range resolution, through focusing along an angular aperture created by the horizontal motion. Experimental results demonstrate the capability of the proposed mode for detecting artificial defects, and characterizing detailed features by employing polarimetric diversity. High-resolution techniques are applied to COSBis approach to refine roadway diagnosis. The innovative GB-SAR configuration, coupled with high-resolution imaging techniques, proves a good potential for roadway inspection and maintenance.Ce travail concerne l'imagerie tomographique 3-D par Radar à Synthèse d'Ouverture de terrain (GB-SAR) pour la détection in situ des défauts de chaussée.Un GB-SAR bistatique à visée latérale, fonctionnant en mode de propagation vers l'avant (FSC), caractérisé par un rapport Signal sur Bruit (SNR) élevé et une résolution verticale constante, est proposé. Une focalisation tomographique utilisant une ouverture dans la direction verticale est introduite pour résoudre l'ambiguïté et améliorer la résolution en distance au sol. Une configuration SAR bistatique FSC à déplacement horizontal et à décalage constant (COSBis), est proposée afin de réduire la complexité du système à un niveau minimal, en utilisant une seule paire d'antennes Tx et Rx, et qui permet d'obtenir une résolution en distance au sol améliorée par focalisation sur une ouverture angulaire générée par le mouvement horizontal. Les résultats expérimentaux démontrent la capacité du mode proposé à détecter des défauts artificiels et à caractériser des détails fins en utilisant une diversité de polarisation. Des techniques d'analyse spectrale à haute résolution sont appliquées à l'approche COSBis pour affiner le diagnostic routier. Cette configuration innovante de GB-SAR, associée à des techniques d'imagerie à haute résolution, démontre un fort potentiel pour l'inspection et la maintenance des chaussées
Techniques d'imagerie radar pour la caractérisation et le diagnostic des chaussées
No full textCe travail concerne l'imagerie tomographique 3-D par Radar à Synthèse d'Ouverture de terrain (GB-SAR) pour la détection in situ des défauts de chaussée.Un GB-SAR bistatique à visée latérale, fonctionnant en mode de propagation vers l'avant (FSC), caractérisé par un rapport Signal sur Bruit (SNR) élevé et une résolution verticale constante, est proposé. Une focalisation tomographique utilisant une ouverture dans la direction verticale est introduite pour résoudre l'ambiguïté et améliorer la résolution en distance au sol. Une configuration SAR bistatique FSC à déplacement horizontal et à décalage constant (COSBis), est proposée afin de réduire la complexité du système à un niveau minimal, en utilisant une seule paire d'antennes Tx et Rx, et qui permet d'obtenir une résolution en distance au sol améliorée par focalisation sur une ouverture angulaire générée par le mouvement horizontal. Les résultats expérimentaux démontrent la capacité du mode proposé à détecter des défauts artificiels et à caractériser des détails fins en utilisant une diversité de polarisation. Des techniques d'analyse spectrale à haute résolution sont appliquées à l'approche COSBis pour affiner le diagnostic routier. Cette configuration innovante de GB-SAR, associée à des techniques d'imagerie à haute résolution, démontre un fort potentiel pour l'inspection et la maintenance des chaussées.This work concerns 3-D tomographic imaging with Ground-Based Synthetic Aperture Radar (GB-SAR) for in situ pavement defect detection. A side-looking bistatic GB-SAR operated in forward-scattering (FSC) mode characterized by a high Signal-to-Noise Ratio (SNR) and constant vertical resolution is proposed. Tomographic focusing is introduced to solve the ground-range ambiguity and improve the resolution by using an additional vertical aperture. A Constant Offset Sliding Bistatic (COSBis) SAR configuration operated in the FSC mode is proposed, which reduces the system complexity to a minimal level by using a single pair of Tx and Rx antennas, leading to an improved ground-range resolution, through focusing along an angular aperture created by the horizontal motion. Experimental results demonstrate the capability of the proposed mode for detecting artificial defects, and characterizing detailed features by employing polarimetric diversity. High-resolution techniques are applied to COSBis approach to refine roadway diagnosis. The innovative GB-SAR configuration, coupled with high-resolution imaging techniques, proves a good potential for roadway inspection and maintenance
Research-Based Modelling Teaching Activities: A Case of Mathematical Positioning with GNSS
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The eigenvector-eigenvalue identity for the quaternion matrix with its algorithm and computer program
Get PDFPeter Denton, Stephen Parke, Terence Tao and Xining Zhang [arxiv 2019]
presented a basic and important identity in linear commutative algebra,
so-called {\bf the eigenvector-eigenvalue identity} (formally named in [BAMS,
2021]), which is a convenient and powerful tool to succinctly determine
eigenvectors from eigenvalues. The identity relates the eigenvector component
to the eigenvalues of and the minor , which is formulated in an
elegant form as
In fact, it has been widely applied in various fields such as numerical
linear algebra, random matrix theory, inverse eigenvalue problem, graph theory,
neutrino physics and so on. In this paper, we extend the eigenvector-eigenvalue
identity to the quaternion division ring, which is non-commutative. A version
of eigenvector-eigenvalue identity for the quaternion matrix is established.
Furthermore, we give a new method and algorithm to compute the eigenvectors
from the right eigenvalues for the quaternion Hermitian matrix. A program is
designed to realize the algorithm to compute the eigenvectors. An open problem
ends the paper. Some examples show a good performance of the algorithm and the
program
Floquet multipliers and the stability of periodic linear differential equations: a unified algorithm and its computer realization
Get PDFFloquet multipliers (characteristic multipliers) play significant role in the
stability of the periodic equations. Based on the iterative method, we provide
a unified algorithm to compute the Floquet multipliers (characteristic
multipliers) and determine the stability of the periodic linear differential
equations on time scales unifying discrete, continuous, and hybrid dynamics.
Our approach is based on calculating the value of A and B (see Theorem 3.1),
which are the sum and product of all Floquet multipliers (characteristic
multipliers) of the system, respectively. We obtain an explicit expression of A
(see Theorem 4.1) by the method of variation and approximation theory and an
explicit expression of B by Liouville's formula. Furthermore, a computer
program is designed to realize our algorithm. Specifically, you can determine
the stability of a second order periodic linear system, whether they are
discrete, continuous or hybrid, as long as you enter the program codes
associated with the parameters of the equation. In fact, few literatures have
dealt with the algorithm to compute the Floquet multipliers, not mention to
design the program for its computer realization. Our algorithm gives the
explicit expressions of all Floquet multipliers and our computer program is
based on the approximations of these explicit expressions. In particular, on an
arbitrary discrete periodic time scale, we can do a finite number of
calculations to get the explicit value of Floquet multipliers (see Theorem
4.2). Therefore, for any discrete periodic system, we can accurately determine
the stability of the system even without computer! Finally, in Section 6,
several examples are presented to illustrate the effectiveness of our
algorithm
Comparison of Imaging Radar Configurations for Roadway Inspection and Characterization
No full textInternational audienceThis paper investigates the performance of a wide variety of radar imaging modes, such as nadir-looking B-scan, or side-looking synthetic aperture radar tomographic acquisitions, performed in both back- and forward-scattering geometries, for the inspection and characterization of roadways. Nadir-looking B-scan corresponds to a low-complexity mode exploiting the direct return from the response, whereas side-looking configurations allow the utilization of angular and polarimetric diversity in order to analyze advanced features. The main objective of this paper is to evaluate the ability of each configuration, independently of aspects related to operational implementation, to discriminate and localize shallow underground defects in the wearing course of roadways, and to estimate key geophysical parameters, such as roughness and dielectric permittivity. Campaign measurements are conducted using short-range radar stepped-frequency continuous-waveform (SFCW) devices operated in the C and X bands, at the pavement fatigue carousel of Université Gustave Eiffel, over debonded areas with artificial defects. The results indicate the great potential of the newly proposed forward-scattering tomographic configuration for detecting slight defects and characterizing roadways. Case studies, performed in the presence of narrow horizontal heterogeneities which cannot be detected using classical B-scan, show that both the coherent integration along an aperture using the back-projection algorithm, and the exploitation of scattering mechanisms specific to the forward-looking bistatic geometry, allows anomalous echoes to be detected and further characterized, confirming the efficacy of radar imaging techniques in such applications
