Etude et implémentation d'un radar ultra large bande pour la détection et la reconnaissance d'obstacles en milieu routier

Thèse de doctorat en Electronique, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 3 décembreAfter privileging mechanical power and comfort of vehicles, automotive operators, considering the constant increase of accidents and deaths along the roads, are now involved in security. This explains the introduction of intelligent security systems, based on sensors giving a perception of the environment. In this thesis, emphasis is put on obstacle detection near the vehicle. The radar sensor is an ideal candidate, for it functions in various climatic conditions. The new Ultra Wide Band (UWB) technology offers several advantages: high performance obstacle detection, high resolution distance and position measurement, reasonable cost. The aim of this thesis is to design an UWB radar for low range obstacles detection and measuring precisely their distances to vehicle. For this purpose, the UWB waveforms are studied and compared with the criterions of system adequation to our application and a simple, faster and more efficient reception. The multi-users features are treated, for minimizing interferences. The receivers matched to our system are studied and algorithms for Gaussian noise effects reduction, relying upon Higher Order Statistics (HOS), are established and tested. The radar allows also recognizing detected obstacles and suppressing the non-harmful ones in the obstacle following phase. A radar prototype is built and validated, and the Receiver Operational Characteristics are evaluated.Après avoir privilégié la puissance et le confort des véhicules, les constructeurs automobiles, au vu de l’augmentation du nombre d’accidents et de morts sur la route, sont maintenant attentifs à la sécurité. Ceci explique l’introduction de systèmes de sécurité intelligents, basés sur des capteurs chargés de la perception de l’environnement. Dans cette thèse, l’accent est mis sur l’aspect détection d’obstacles dans l’environnement proche du véhicule. Le capteur radar est un candidat idéal, car fonctionnant dans des conditions climatiques variées. La nouvelle technologie Ultra Large Bande (ULB) offre plusieurs avantages : détection d’obstacles performante, mesure de distances ou de positions avec une résolution remarquable, coût raisonnable. L’objectif de cette thèse est de concevoir un radar ULB pour détecter les obstacles à courte portée sur la route et en calculer la distance au véhicule avec une précision élevée. Dans cette optique, les formes d’ondes ULB sont étudiées et comparées avec comme critères l’adéquation à notre application et une réception simple, plus rapide et plus efficace. L’aspect multi-utilisateurs est abordé, pour minimiser les interférences. Les récepteurs adaptés au système sont étudiés et des algorithmes réduisant l’effet du bruit gaussien, basés sur les Statistiques d’Ordres Supérieurs (SOS), sont proposés et testés. Le radar permet également de reconnaître les obstacles détectés et d’éliminer ceux ne représentant pas de danger lors du suivi d’obstacles. Un prototype radar ULB est réalisé et validé et les Caractéristiques Opérationnelles du Récepteurs (COR) sont évaluées