Source localization with MIMO systems

par Parth Raj Singh

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Yide Wang et de Pascal Chargé.

Le président du jury était Jean-Pierre Cances.

Les rapporteurs étaient Malika Bourennane, Rémy Boyer.

  • Titre traduit

    Localisation de Source par les Systèmes MIMO


  • Résumé

    Dans cette thèse, nous considérons la dernière génération du radar. Il s’agit d’un radar MIMO bistatique qui est composé de plusieurs antennes d’émission et de réception. Pour ce système, les antennes émettrices transmettent des signaux linéairement indépendants afin qu’ils puissent être identifiés à l’aide d’un banc de filtres adaptés au niveau des antennes de réception. Les signaux filtrés sont alors traités pour extraire les paramètres des cibles, tels que les DOA, DOD, vitesse, etc. Un radar MIMO bistatique offre une grande diversité spatiale et une excellente identifiabilité des paramètres, etc., ce qui nous a incités à l’utiliser dans ce travail. La situation en champ lointain d’un radar MIMO bistatique est largement traitée dans la littérature. Mais, peu de travaux existe sur la situation en champ proche, c’est ce qui a motivé le travail de cette thèse. La localisation de cibles en champ proche est importante en raison de nombreuses applications à l’intérieur des constructions. A ce sujet, la plupart des méthodes actuelles utilisent l’approximation de Fresnel dans laquelle le front d’onde sphérique des signaux reçus est supposé quadrique plutôt que planaire comme en champ lointain. Dans ce travail de thèse, nous avons proposé une nouvelle méthode de localisation des cibles en champ proche qui utilise l’approximation de Fresnel. Celle-ci conduit à une estimation biaisée des paramètres de localisation car en réalité le front d’onde est sphérique. Nous avons proposé alors deux méthodes de correction pour réduire les effets de l’approximation de Fresnel et deux autres méthodes qui utilisent directement le modèle exacte basé sur le front d’onde sphérique.


  • Résumé

    Sources localization is used in radar, sonar, and telecommunication. Radar has numerous civilian and military applications. Radar system has gone through many developments over the last few decades and reached the latest version known as MIMO radar. A MIMO radar is composed of multiple transmitting and receiving antennas like a conventional phased array radar. However, its transmitting antennas transmit linearly independent signals so that they can be easily identified by the matched filters bank at its receiving end. The matched filtered signals are then processed to extract the ranges, DOAs, DODs, velocities, etc. of the targets. A bistatic MIMO radar system provides high resolution, spatial diversity, parameter identifiability, etc. which inspired us to use it in this work. There are many existing methods to deal with the far field region of MIMO radar system. However, little work can be found on the near field region of a bistatic MIMO radar which motivated the work in this thesis. Near field targets localization is also important because of many indoor applications. Most of the existing near field sources localization techniques use Fresnel approximation in which the real spherical wavefront is assumed quadric unlike planar in far field situation. In this work we have proposed a novel near field targets localization method using Fresnel approximation. The Fresnel approximation leads to a biased estimation of the location parameters because the true wavefront is spherical. Consequently, we have proposed two correction methods to reduce the effects of Fresnel approximation and other two methods which directly use the exact signal model based on spherical wavefront.


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