Optimisation des formes d'ondes d'un radar d'aide à la conduite automobile, robustes vis-à-vis d'environnements électromagnétiques dégradés

Optimization of automotive radar waveforms in degraded electromagnetic environments

• Auteur / Autrice : Nadjah Touati
• Direction : Thierry Chonavel, Yassin El Hillali, Charles Tatkeu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique. Acoustique et télécommunications
• Date : Soutenance le 20/11/2015
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Laboratoire Électronique Ondes et Signaux pour les Transports (LEOST) - Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance - Institut d'Electronique- de Microélectronique et de Nanotechnologie - Université de Valenciennes / IEMN-DOAE
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Tân-Hoa Vuong
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Chonavel, Yassin El Hillali, Charles Tatkeu, Geneviève Baudoin, Abdel-Ouahab Boudraa, Mounir Adjrad, Atika Rivenq
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Geneviève Baudoin, Abdel-Ouahab Boudraa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radar

Fonctions de corrélation

Traitement du signal

Automobiles -- Systèmes anticollision

Mots clés libres

Formes d’ondes radar

Codes de Costas

Compression d’impulsion

Codes de phase

Séquences de Slepian

Fonction d’ambiguïté

Fonction d’inter-Ambiguïté

Filtre adapté

Fonction d’autocorrélation

Fonction d’intercorrélation

Lobes récurrents

Traitement Doppler

Acquisition comprimée.

Radar waveforms

Costas codes

Pulse compression

Phase codes

Slepian sequences

Ambiguity function

Cross-Ambiguity function

Matched filter

Autocorrelation function

Crosscorrelation function

Grating lobes

Doppler processing

Compressed sensing.

Résumé

Divers radars sont développés pour des besoins d’aide à la conduite automobile de sécurité mais aussi de confort. Ils ont pour but de détecter la présence d’obstacles routiers afin d’éviter d’éventuelles collisions. La demande actuelle en termes de capteurs radars pour l’automobile connaît une croissance importante et les technologies employées doivent garantir de bonnes performances dans un environnement dégradé par les signaux interférents des autres utilisateurs. Dans cette thèse, nous nous intéressons au développement d’un système radar performant en tout lieu et en particulier dans un contexte multi-utilisateurs. A ce propos, nous proposons de nouvelles formes d’ondes qui se basent sur la combinaison des codes fréquentiels de Costas et d’autres techniques de compression d’impulsion en exploitant les signaux de Costas modifiés. La conception adoptée permet, grâce à la diversité introduite, de synthétiser un nombre important de formes d’ondes. Nous avons, ensuite, exploité deux approches d’estimation des paramètres des cibles. La première, plutôt classique, se base sur le traitement Doppler dans un train d’impulsions cohérent. La deuxième, récente dans le domaine automobile, se base sur la technique dite de « Compressed Sensing ». Une adaptation de ces algorithmes pour les signaux proposés a été discutée dans des environnements bruités et multi-cibles. L’ensemble de ces travaux contribue à explorer de nouvelles formes d’ondes, autres que celles utilisées dans les radars actuels et à proposer un traitement innovant en réception, adapté aux radars en général et à l’automobile en particulier.

Several driver assistance radars are developed for security and comfort requirements. Their goal is among others to detect the presence of obstacles for collision avoidance. The current demand in terms of automotive radar sensors experience a significant growth and the technologies being employed must ensure good performances especially in an environment degraded by interfering signals of other users. In this thesis, we are interested in developing a radar system which is effective in all situations especially in a multi-user context. For this purpose, we propose novel radar waveforms based on the combination of frequency hopping Costas codes and other pulse compression techniques, using modified Costas signals. The design approach allows to synthesize a significant number of waveforms, thanks to the high diversity introduced. Afterwards, we have exploited two estimation of target parameters approaches. The first one, quite classic, is based on Doppler processing in a coherent pulse train. The second one, recent in the automotive field , is based on the Compressed sensing techniques. An adaptation of these algorithms to proposed signals is discussed in noisy and multi-target environments. All these works contribute in one hand to explore novel radar waveforms, complement to those currently used in automotive radars and in another hand to propose an innovative processing at the receiver level, suited to radar applications in general and automotive ones in particular.