Multistatic radar optimization for radar sensor network applications

Résumé

La conception de réseaux de capteurs radar a subi une croissance considérable durant les dernières années. En effet, ce genre de systèmes est caractérisé par un degré de flexibilité élevé du point de vue de la conception. Ceci est grâce à la multiplicité de noeuds radar ainsi que les méthodes de fusion de données. Cette thèse se concentre particulièrement sur le développement et l’analyse des architectures de réseaux de capteurs radar dans le but d’optimiser la détection et le positionnement de la cible. Un intérêt spécial est porté aux systèmes de réseaux de capteurs radar distribués, où la diversité spatiale peut être exploitée afin d’améliorer les capacités du radar en termes de détection de cible. Dans une première partie de cette thèse, la diversité spatiale est utilisée en conjonction avec des techniques cognitives de conception et de sélection de formes d’ondes afin de s’adapter rapidement et en temps réel aux variations de l’environnement où se situe la cible. Dans une seconde partie, on étudie l’impact de la géométrie de réseaux de capteurs radar, en particulier, l’emplacement des récepteurs du radar multistatique sur la précision de positionnement de la cible. On développe un système basé sur une sélection cognitive de formes d’ondes radar ainsi qu’une stratégie adaptative de placement de récepteurs pour gérer les caractéristiques de dispersion propre à la cible. Ces caractéristiques sont variables dans le temps ainsi que les paramètres de distribution d’objets radars non désirés dans la milieu radar dynamique. La troisième partie de la thèse est consacrée au thème de la coexistence entre les systèmes radar et de communication et leur opération conjointe à travers deux architectures possibles. Dans la première architecture, plusieurs noeuds de communication opèrent séparément en fréquences. Chaque noeud tire profit de la diversité à plusieurs vues du système distribué afin d’activer le traitement radar sur les multiples signaux radar bistatiques et monostatique reçus au niveau de chaque noeud. L’architecture est basée sur le fait que le signal de communication, comme la forme d’onde Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), peut être utilisé pour du traitement radar par l’intermédiaire d’un choix judicieux de paramètres. Ceci permettra de réaliser simultanément des tâches radar et de communication de données. L’avantage d’utiliser la même forme d’onde pour les deux applications est d’assurer les fonctions en permanence des systèmes radar et de communication à la suite d’une meilleure utilisation du spectre utilisé et à l’intérieur de la même plateforme matérielle. La deuxième principale architecture est plus complexe et permet de traiter le cas où les entités radar et de communication sont séparés dans l’environnement mais avec une contrainte de partage complet ou partiel du spectre de fréquences. On étudie dans le cadre de cette thèse l’emplacement optimal des récepteurs radar dans le but d’améliorer la précision de positionnement de la cible d’intérêt tout en réduisant les erreurs de mesures radars. Ceci est réalisé en minimisant les interferences causées par l’opération en simultanée du système de communication. Des meilleures performances en termes de réduction d’interférence au niveau radar ont été obtenues en appliquant la technique proposée d’emplacement des récepteurs, comparée à la technique basée uniquement sur la minimisation du geometric dilution of precision (GDOP).

Date	30 avr. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ghyslain Gagnon (Directeur(-trice)) & François Gagnon (Codirecteur(-trice))