Vers une nouvelle génération du radar automobile communicant

Towards a new generation of communicating automotive radar

• Auteur / Autrice : Kouame Bragny Serge Angelo Dapa
• Direction : Fouzia Boukour
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Electronique, microélectronique, nanoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Université Gustave Eiffel
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l’ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : COSYS-LEOST - Latoratoire Electronique Ondes et Signaux pour les Transports
• Jury : Président / Présidente : Aziz Benlarbi-delai
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fouzia Boukour, Stéphane Méric, Jean-Yves Baudais, Elizabeth Colin, Kawtar Zerhouni
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Méric, Jean-Yves Baudais

Mots clés

Mots clés libres

Radar automobile

Communication V2X

Ofdm

Mutualisation des fonctions

Traitement du signal

Validation expérimentale

Automotive radar

V2X communication

Ofdm

Functions mutualization

Signal processing

Experimental validation

Résumé

Cette thèse s’intéresse à l’utilisation de la forme d’onde OFDM en bande millimétrique pour la mutualisation des fonctions de détection avec le radar automobile et de communication V2X, fonctions qui deviennent de plus en plus cruciale dans le contexte des véhicules connectés. En effet, la mutualisation de ces fonctions offre une solution prometteuse pour pallier les problèmes de congestion du spectre de fréquence, tout en réduisant les interférences entre radars automobiles qui se posent de nos jours vu l’augmentation du nombre de véhicules équipés de ce capteur et qui pourraient perturber fortement le fonctionnement des radars automobiles actuels. De plus, cette approche permettra d’améliorer considérablement les capacités de communication véhiculaires, en offrant un débit suffisamment élevé pour répondre aux exigences des applications automobiles futures, telle que la perception partagée. Partant sur la base que le système est co-conçu, nous paramétrons la trame OFDM en utilisant la flexibilité inhérente à cette forme d’onde. Nous avons plusieurs objectifs : d’une part, maintenir ou améliorer les performances du radar automobile par rapport à celles du radar FMCW actuellement utilisé, et d’autre part, offrir une communication fiable et à haut débit. Nous avons proposé et évalué deux configurations de Radcom. La première configuration vise à garantir les mêmes résolutions distance et Doppler qu’un radar automobile FMCW, tandis que la seconde vise à se conformer aux normes de communication actuelles tout en améliorant les performances radar. Ces performances sont également étudiées en présence d’interférences. Des techniques ont été proposées pour soit éviter ces interférences, soit les supprimer efficacement, garantissant ainsi une performance optimale du système. Dans un second temps, nous étudions l’impact de ces configurations sur la communication en termes de débit et de BER. Étant donné que l’objectif ultime de cette thèse est de développer un prototype fonctionnel pouvant être implémenté sur un véhicule, nous nous sommes attelés à valider le bon fonctionnement de notre système par une série de mesures expérimentales, effectuées à l’aide d’un banc de test.

This thesis focuses on the use of the OFDM waveform in millimeter band for the mutualization of detection functions with automotive radar and V2X communication, functions that are becoming increasingly crucial in the context of autonomous vehicles. Indeed, the mutualization of these functions offers a promising solution to address the issues of spectrum congestion while reducing the interference between automotive radars, which is increasingly problematic due to the growing number of vehicles equipped with this sensor, potentially disrupting the operation of current automotive radars. Moreover, this approach will significantly improve vehicular communication capabilities by providing a data rate high enough to meet the demands of future automotive applications, such as shared perception. Based on the premise that the system is co-designed, we parameterize the OFDM frame by leveraging the inherent flexibility of this waveform. We have several objectives : on the one hand, to maintain or improve the performance of automotive radar compared to the currently used FMCW radar, and on the other hand, to provide reliable and high-speed communication. We have proposed and evaluated two Radcom configurations. The first configuration aims to ensure the same range and Doppler resolutions as an FMCW automotive radar, while the second aims to comply with current communication standards while enhancing radar performance. These performances are also studied in the presence of interference. Techniques have been proposed to either avoid or efficiently suppress this interference, thereby ensuring optimal system performance. In the second phase, we examine the impact of these configurations on communication in terms of data rate and BER. Since the ultimate goal of this thesis is to develop a functional prototype that can be implemented in a vehicle, we focused on validating the proper operation of our system through a series of experimental measurements carried out using a test bench.