Radar Mimo Appliqué à La Localisation Des - Champs-sur-Marne, France - Laboratoire ESYCOM CNRS UMR 9007, Universtité Gustave Eiffel

Description

**Radar MIMO appliqué à la localisation des personnes en environnement complexe : identification de postures et détection de signes vitaux**:

- Réf **ABG-123987**
- Sujet de Thèse- 18/05/2024- Contrat doctoral- Laboratoire ESYCOM CNRS UMR 9007, Universtité Gustave Eiffel- Lieu de travail- Champs-sur-Marne - Ile-de-France - France- Intitulé du sujet- Radar MIMO appliqué à la localisation des personnes en environnement complexe : identification de postures et détection de signes vitaux- Champs scientifiques- Electronique
- Mots clés- radar, radar MIMO, radar FMCW, détection, localisation**Description du sujet**:
**Contexte**
Un radar MIMO (Multiple Input Multiple Output) est une architecture radar qui utilise un réseau de
multiples antennes émettrices et réceptrices, dans lequel les formes d'ondes émises peuvent être
indépendantes. Par rapport à un radar à réseau phasé, le radar MIMO offre des degrés de
liberté supplémentaires permettant d'améliorer la résolution angulaire et l'estimation des paramètres des
cibles. En réception, une focalisation du faisceau dans une ou plusieurs directions est possible dans le
but de maximiser la probabilité de détection ou le rapport signal sur bruit, l'amélioration des
performances est notamment possible en utilisant le principe du réseau virtuel dont les dimensions sont
supérieures à celles du réseau physique. En émission, la technique MIMO offre également la possibilité
de synthétiser le diagramme de rayonnement désiré par une définition judicieuse des formes d'ondes
émises [1].

Par rapport aux technologies de radar classiques, SISO (Single Input Single Output), le potentiel et les
bénéfices de la technologie MIMO pour la localisation de personnes en environnement complexe se situe au niveau de la localisation spatiale, non seulement en distance mais également en angles et sur le pouvoir de détecter des non stationnarités à plusieurs échelles. Pour la détection de distance, la précision attendue en utilisant un radar MIMO est également supérieure à celle obtenue dans un cas SISO. La contre partie de ces améliorations est la complexité et le coût d'un tel radar. [2]

Cette thèse s'appuiera sur des travaux de doctorat menés sur le radar MIMO au sein de l'équipe du
laboratoire ESYCOM UMR 9007. Sur le plan théorique, nous avons proposé une technique de construction des formes d'ondes applicable en large bande, permettant d'améliorer la détection des cibles (directions d'arrivée) [3]. Nous avons également développé des techniques de détection adaptées au radar MIMO large bande : d'une part en étendant les techniques radar MIMO bande étroite proposées dans [4]-[5] au large bande [6], d'autre part en adaptant des techniques de traitement d'antennes large bande au contexte du radar MIMO [3].

Sur le plan expérimental, un système radar MIMO cohérent a été développé à partir d'une architecture d'émetteur-récepteur RF unique [7]. Cette plateforme, qui repose sur le principe de superposition linéaire, a permis de tester expérimentalement différentes techniques de détection adaptées au cas de signaux bande étroite et développées d'un point de vue théorique [4]-[5].

**Sujet de la thèse**
Actuellement, pour le monitoring des personnes, les radars utilisent essentiellement les techniques FMCW [8] ou UWB [9]. Le premier objectif de ces travaux serait d'adapter le radar FMCW au contexte MIMO. Nous pouvons noter que quelques travaux de recherche récents existent sur ce sujet. Dans [10], l'étude porte sur la création de formes d'onde orthogonales pour un radar MIMO FMCW. [11] propose une nouvelle méthode d'estimation itérative des paramètres des cibles adaptée au radar MIMO FMCW. Les performances sont évaluées en simulation. Dans [12] l'algorithme CFAR (Constant False Alarm Rate) est modifié et utilisé dans un contexte MIMO FMCW. En se basant sur la corrélation des signaux reçus aux niveaux des pics de détection, il est possible de limiter les erreurs de détection (false alarm) en dissociant les clutters ou les multi trajets des cibles physiques. Des expérimentations menées autour de 77GHz, montrent l'efficacité de la méthode proposée. A l'aide du radar MIMO FMVW proposé, cette étude inclut la localisation, mais également une classification de la posture associée à la détection des signes vitaux. Il s'agira notamment d'estimer conjointement la position (distance par rapport au radar /angle d'arrivée) et la mobilité / variabilité à différentes échelles d'une personne afin d'assurer son suivi.

**Travail demandé**
Le travail demandé s'articulera autour de deux axes:

- Sur le plan théorique, il s'agira de poursuivre la recherche sur les techniques de construction de formes d'ondes et de détection adaptée au radar MIMO FMCW.
- Sur le plan expérimental, il s'agira d'étendre le fonctionnement de