Laboratoire Informatique, Image et Interaction (L3i)

 

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Thèse Co-financée DGA - Région Poitou-Charantes

DOMAINE D’ACTIVITÉ

Électronique Numérique : FPGA, DSP, microcontrôleurs
Systèmes : Embarqués, Temps réel
Robotique, Traitement du signal & image

Sujet de thèse

Concept de radars novateurs pour la vision à travers les milieux opaques

L3i

Synthèse
Les objectifs de cette thèse sont doubles :

  • le développement de nouvelles architectures radar pour la vision à travers les milieux
    opaques, en particulier, des
    architectures ultra large bande
    (plusieurs GHz), utilisant
    des signaux impulsionnels ultra courts
    (de l’ordre de la nano seconde).
  • la conception et le développement d’algorithmes temps réels spécifiques aux
    applications imagerie temps réel, en
    vu de leurs implémentations dans des FPGA.

Descriptif
Les radars courte portée pour la vision à travers un milieu opaque, et plus particulièrement, à travers un mur, existent maintenant depuis une décennie. On recense trois grandes familles : les radars ULB à balayage en fréquence (FMCW ou SFCW), les radars à bruit blanc à large spectre, et les radars ULB impulsionnels. Cette dernière technologie est a priori la plus performante en termes de résolution spatiale, et présente des avantages certains du fait de l’accès direct au temps de vol de l’écho de la cible. Cependant, elle n’est pas développée fréquemment car elle nécessite d’avoir un récepteur très large bande capable d’acquérir des impulsions ultra-courtes. Un des objectifs de cette thèse est d’étudier une nouvelle structure de récepteur ultra large bande (plus de 3 GHz sur une bande comprise entre 1 à 18 GHz), capable d’échantillonner un signal avec un pas inférieur à la vingtaine de pico secondes. Le principe novateur de cette architecture sera d’utiliser la dernière génération de composants Track and Hold, couplé à une technique d’échantillonnage équivalent. Il s’agit d’une technique novatrice qui se démarque totalement des dispositifs de recherche actuels s’appuyant sur un mélangeur, qui présente les inconvénients d’une bande passante limitée et des pertes d’insertions importantes. Le second verrou technologique sera d’être capable de traiter ces dizaines de GSample/sec en temps réel. Ainsi le cœur du radar sera constitué d’un FPGA, seul dispositif actuellement capable d’acquérir et de traiter en temps réel de telles quantités d’information.

Achitecture radar proposée : architecture tout numérique

Réalisation d’une plateforme ULB sur la bande 3-6 GHz avec une fréquence d’échantillonnage directe de 1.25 GHz, couplée à une technique d’échantillonnage équivalent pour atteindre 100 GHz (figure 3). Le coeur du système est constitué d’un Track and Hold (T&H) et d’un FPGA implémentant les fonctions de contrôle et de séquencement des acquisitions permettant une période de rafraîchissement de 2 ms nécessaire à la détection et à l’analyse des micromouvements.

Principales publications :

  • Vincent MÉRELLE, Alain GAUGUE, Georges LOUIS, Michel MÉNARD . UWB pulse radar for micro-motion detection . IEEE International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals (UWBUSIS), Sept. 2016.
  • Vincent MÉRELLE, Alain GAUGUE, Jamal KHAMLICHI, Georges LOUIS, Michel MÉNARD . A new high speed, high bandwidth acquisition platform for impulse UWB see through-the-wall radar . IEEE International Conference on Ultra-WideBand (ICUWB), pp 202 - 206, Sept. 2014.
  • Vincent MÉRELLE, Omar Benahmed DAHO, Alain GAUGUE, Jamal KHAMLICHI, Michel MÉNARD . Improving non-coherent multistatic UWB Impulse Radar System for throught-the-wall applications. Progess In Electromagnetics Research Symposium (PIERS), pp 12-15, August 2013.

Enseignements :

  • IUT Réseau & Télécoms, Université de La Rochelle.
    – TP : Langage Assembleur
    – TP : Logique programmable sur FPGA