Système de localisation 2D indoor par radar multistatique UWB

2D indoor localization system with an UWB multistatic radar

• Auteur / Autrice : Nour Awarkeh
• Direction : Nel Samama, Jean-Christophe Cousin, Muriel Muller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Réseaux, information et communications
• Date : Soutenance le 30/10/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Télécom Paris (Palaiseau, Essonne ; 1878-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Geneviève Baudoin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elizabeth Colin, Alain Sibille
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Sarrazin, Davy Gaillot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Communication ultra large bande

Services basés sur la localisation

Mots clés libres

Radar multistatique UWB

Système Localisation Indoor

Localisation 2D en temps réel

Goniométrie

NLoS

Interférométrie

UWB multistatic radar

Indoor Localization System, ILS

Realtime 2D localization

Goniometry

NLoS

Interferometry

Résumé

De nos jours, la capacité de suivre des objets et des personnes est cruciale pour un grand nombre d’applications, telles que les applications médicales (surveillance de patients) ou les applications indépendantes qui nécessitent une très grande précision et résolution dans le processus de positionnement. Par conséquent, l’objectif scientifique principal de cette thèse est de développer un système de suivi utilisant un système de radar multistatique UWB pour fournir une localisation 2D en temps réel de transpondeurs ou de balises actives. La localisation est réalisée en coordonnées polaires (distance et angle d’azimut) en fusionnant les principes d’interférométrie et de goniométrie, en supposant un canal de propagation à trajet direct, ou LoS entre la station et la cible. L’ILS conçu utilise une technique hybride en combinant les méthodes duplex UWB et de corrélation de phase pour les estimations de la distance radiale et de l’angle d’Azimut. L’ILS proposé comprend deux composants principaux, une station émettrice/réceptrice servant de LBS et un AT. Le LBS a une chaîne d’émission et deux chaînes de réception identiques et indépendantes. La localisation est effectuée en envoyant des impulsions UWB vers l’AT qui joue le rôle de transpondeur actif et retransmet le signal reçu¸ à son tour au LBS après l’avoir retardé. Cet ILS conçu¸ devrait offrir, dans les conditions LoS, une estimation de position avec une précision et une résolution élevées, tout en maintenant une faible complexité du système. Le système fonctionne avec une seule ancre et répond simultanément aux défis intérieurs tels que les trajets multiples, les fortes atténuations de signal, les réflexions, etc.

Nowadays, the ability to track objects and people is crucial for a huge number of applications, such as medical applications (monitoring of patients) or independent applications that require a very high accuracy and resolution in the positioning process. Therefore, the main scientific objective of this thesis is to develop a tracking system using an UWB multistatic radar system to provide realtime 2D location of transponders or active tags. The localization is carried out in polar coordinates (distance and azimuth angle) by merging the interferometry and goniometry principles, assuming a propagation channel with a direct path, or LoS between the station and the target. The designed ILS incorporates a hybrid technique by combining the duplex UWB and the Phase Correlation methods for the radial-distance and the azimuth angle estimates. The proposed ILS consists of two main components, a transmitter /receiver (transceiver) station serving as a LBS and an AT. The LBS has one transmitting channel and two identical and independent receiving channels. The localization is performed by sending UWB pulses towards the AT which acts as an active transponder and retransmits in turn the received signal back to the LBS upon delaying it. This designed ILS is expected to offer, under LoS conditions, a position estimation with high accuracy and resolution while maintaining low system complexity. The system works with a single anchor, and simultaneously addresses indoor challenges such as multipaths, strong signal attenuations, reflections, etc.