MIMO Radar Processing Methods for Anticipating and Compensating Real World Imperfections.

Mathieu CATTENOZ
Soutenance de thèse de doctorat le 27 Mai 2015, 10h00 à CentraleSupelec (Gif-sur-Yvette) Amphi Ampère

Le concept du radar MIMO est prometteur en raison des nombreux avantages qu'il apporte par rapport aux architectures radars actuelles : flexibilité pour la formation de faisceau à l'émission --- large illumination de la scène et résolution fine après traitement --- et allègement de la complexité des systèmes, via la réduction du nombre d'antennes et la possibilité de transférer des fonctions de contrôle et d'étalonnage du système dans le domaine numérique. Cependant, le radar MIMO reste au stade du concept théorique, avec une prise en compte insuffisante des impacts du manque d'orthogonalité des formes d'onde et des défauts matériels.

Ce travail de thèse, dans son ambition de contribuer à ouvrir la voie vers le radar MIMO opérationnel, consiste à anticiper et compenser les défauts du monde réel par des traitements numériques. La première partie traite de l'élaboration des formes d'onde MIMO. Nous montrons que les codes de phase sont optimaux en termes de résolution spatiale. Nous présentons également leurs limites en termes d'apparition de lobes secondaires en sortie de filtre adapté. La seconde partie consiste à accepter les défauts intrinsèques des formes d'onde et proposer des traitements adaptés au modèle de signal permettant d'éliminer les lobes secondaires résiduels induits. Nous développons une extension de l'Orthogonal Matching Pursuit (OMP) qui satisfait les conditions opérationnelles, notamment par sa robustesse aux erreurs de localisation, sa faible complexité calculatoire et la non nécessité de données d'apprentissage. La troisième partie traite de la robustesse des traitements vis-à-vis des écarts au modèle de signal, et particulièrement la prévention et l'anticipation de ces phénomènes afin d'éviter des dégradations de performance. En particulier, nous proposons une méthode numérique d'étalonnage des phases des émetteurs. La dernière partie consiste à mener des expérimentations en conditions réelles avec la plateforme radar MIMO Hycam. Nous montrons que certaines distorsions subies non anticipées, même limitées en sortie de filtre adapté, peuvent impacter fortement les performances en détection des traitements dépendant du modèle de signal.

Mots-clefs : radar MIMO, forme d'onde MIMO, réduction des lobes secondaires, traitement dépendant du modèle de signal, OMP, IAA, écart au modèle, expérimentation MIMO.

Plus d’infos : www.cattenoz.wordpress.com

Composition du jury

Philippe FORSTER     Professeur (Univ. Paris-Ouest et SATIE, ENS Cachan)  (Rapporteur)
Xavier NEYT  Professeur (Ecole royale militaire, Bruxelles)  (Rapporteur)
François LE CHEVALIER  Professeur (Université de Delf et Thales)  (Examinateur)
Josef WORMS  Mathématicien (FHR, Fraunhofer-Gesellschaft) (Examinateur)
Pascal CHEVALIER  Professeur et expert (CNAM et THALES-Communications-Security)  (Examinateur)
Sylvie MARCOS  Directrice de thèse, directrice de recherche (L2S-CNRS-CentraleSupélec-UPSUD)  (Examinateur)
Laurent SAVY  Encadrant de thèse, ingénieur (ONERA) (Examinateur)
Chin Yuan CHONG Chercheuse (DSO, Singapour)  (Invité)
Erwan COMTE  Responsable ingénierie radar (Direction générale de l'armement)  (Invité)
Philippe BROUARD  Encadrant de thèse, ingénieur (ONERA)  (Invité)
Laurent CONSTANCIAS  Encadrant de thèse, ingénieur (ONERA) (Invité)