Thèse soutenue

Classification mono-classe pour la discrimination de cibles de radars Doppler pulsés à faible résolution avec faible supervision

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Auteur / Autrice : Martin Bauw
Direction : Jesús Angulo López
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Morphologie mathématique
Date : Soutenance le 18/01/2023
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de morphologie mathématique (Fontainebleau, Seine et Marne)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Florence Tupin
Examinateurs / Examinatrices : Jesús Angulo López, Claude Adnet, Santiago Velasco-Forero
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Philippe Ovarlez, Marius Kloft

Résumé

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Les radars Doppler pulsés (RDP) de surveillance aérienne ont pour mission de discriminer des cibles en se basant sur le signal réfléchi de petites rafales d’impulsions modulées. Les antennes tournantes imposent un faible nombre d’impulsions pour caractériser le contenu de cases distance, celles-ci résultant d’une discrétisation radial et azimutale. Cette caractérisation est tirée de signaux courts échantillonnés à la période de répétition des impulsions (PRI), un échantillon par impulsion étant disponible dans la rafale transmise. Le nombre d’impulsions et la PRF, qui changent constamment dans un radar en opération, définissent donc la résolution et les fréquences extrêmales du spectre Doppler qui définit les cibles à l’échelle d’une case distance. L’avènement de drones petits et bon marché impose l’amélioration de la détection des cibles petites et lentes qui pouvaient auparavant se retrouver rejetées en tant que fouillis. Cette thèse propose une chaîne de traitement branchée après l’étape de détection d’un RDP pour discriminer les hits afin de permettre l’abaissement des seuils de détection. Cette chaîne de traitement se divise en deux étapes: un encodage hit2vec, et une étape de discrimination. L’encodage traite une matrice à valeurs complexes et de taille variable pour produire un vecteur embedding à valeurs réels de taille fixe. Cette représentation d’entrée contient un signal I/Q réfléchi par la case distance porteuse d’une détection enrichi par le signal réfléchi par les cases distance voisines. L’étape de discrimination met en oeuvre une classification mono-classe sur les représentations d’entrée encodées dans le but de séparer les cibles dans un contexte de faible supervision. La chaîne de traitement complète s’appuie donc sur l’hypothèse que le voisinage de spectres Doppler, même à faible résolution, contient l’information nécessaire à la discrimination. Autrement dit, la solution mise en avant se base sur l’apprentissage de représentation pour faire face à l’hétérogénéité des signaux I/Q qui doivent être séparés et pour permettre à une discrimination à faible supervision en aval de produire une distance vis-à-vis de cibles de référence utile à l’opérateur radar.