7.2.1 Correction de l’attitude du radiomètre

Pour chaque mesure radiométrique effectuée avec le STARRS, on dispose de la mesure d’attitude de l’avion, c’est à dire de l’orientation de l’avion par rapport à la surface de la mer. À partir des mesures d’attitude et de la position de l’antenne par rapport à l’avion, il nous faut déterminer la direction de visée de l’antenne dans le repère de la mer, c’est à dire l’angle d’incidence (h) et d’azimuth (f) pour chaque mesure de T b . On peut ainsi estimer la Tb théorique à partir du modèle d’émissivité (voir chapitre 4).


PIC
FIG. 7.13: Direction de visée des six antennes dans le repère de l’avion: (a) avion à l’horizontale par rapport à la mer, (b) avion incliné.


La direction de visée des antennes par rapport à la surface de la mer est illustrée sur la figure 7.13 dans le cas d’un avion en position horizontale (a) et dans le cas d’un avion incliné (b). Sur la figure, l’avion n’est incliné que dans le plan (O;

--->YA  ;

--->ZA  ) mais il peut bien sûr subir une rotation dans n’importe quel plan. On va calculer h et f à partir de hA et fA , qui sont les coordonnées de l’antenne dans le repère de l’avion, et des coordonnées d’attitude de l’avion qui sont l’angle de roulis (hR), de tangage (hT) et de lacet (hL). Par convention (la convention RTL), le changement de repère entre un avion en position horizontale et un avion incliné s’effectue en appliquant successivement et dans l’ordre les trois rotations suivantes:

le roulis, qui est une rotation autour de l’axe longitudinal de l’avion

--->
XA  , qui transforme les axes

--->
YA  et

--->
ZA  en

--->
Y'A  et

--->Z'A  ;

le tangage, qui est une rotation autour du nouvel axe transversal de l’avion

-Y-->'
 A  , qui transforme les axes

-X-->
  A  et

--->'
ZA  en

--->'
XA  et

--->
Z''A  ;

le lacet, qui est une rotation autour du nouvel aplomb de l’avion

-Z-->''A  , qui transforme les axes

-X-->'
  A  et

--->'
YA  en

--->''
XA  et

--->
Y''A  .

On va écrire les matrices de ces trois rotations. Les rotations sont définies dans le sens trigonométrique autour des trois axes d’un repère orthonormé. L’axe

--->
XA représente l’axe longitudinal de l’avion dans la direction de vol, l’axe

--->
YA est transversal à l’avion (le long des ailes) et l’axe

--->
ZA  est l’aplomb, dirigé vers le bas de sorte qu’un tangage de signe positif lève le nez de l’avion au dessus de l’horizon (voir figure 7.5).

On écrit la matrice AR, rotation de roulis autour de

--->
XA ,

        (  1   0       0    )
AR   =     0 coshR  - sin hR
           0  sinhR   coshR


Ainsi, un vecteur quelconque,

--->V  , qui subit une rotation d’angle hR autour de

-X-->A  s’écrira

--->V ' = AR .

--->V dans la base (

--->XA  ,

--->YA ,

--->ZA ). On a de même la matrice AT rotation autour de

-Y-->'
 A  ,

        (  coshT   0  sin hT )
AT   =       0     1    0
           -sinhT  0  coshT


et la matrice AL rotation autour de

--->Z''A  ,

        (                   )
           coshL  - sinhL  0
AL   =     sinhL   coshL   0
             0      0     1


On utilise la convention RTL, qui impose d’appliquer dans l’ordre la rotation hR de roulis (autour de

--->
XA ), la rotation hT de tangage (autour de

--->
Y'A  ) et enfin la rotation hL de lacet (autour de

-Z-->'A'  ).

On détermine ainsi la matrice A = AL ×AT ×AR,

   (                                                      )
      cosh  cosh    sinhT sinhR coshL-    sin hT coshRcoshL+
         T     L      sin hL coshR          sinhLsinhR
A=     cos h sin h    sinhT sinhR sin hL+     sin hT coshRsinhL-
         T    L       coshLcoshR          coshL sinhR
       - sin hT        coshT sin hR         coshT coshR