Academic literature on the topic 'Radar ultra large bande (ULB)'

L’étude présentée dans ce mémoire concerne le développement d’un système de détection et d’identification de cibles exploitant une technique multi-radar monostatique ultra large bande et dé- veloppé selon un axe. L’application visée porte sur le développement d’un système de détection et de discrimination d’objets chutant sur les voies ferroviaires. L’objectif principal de ce travail est d’étudier et d’évaluer les différents sous-ensembles radiofréquence et traitement du signal de ce dispositif et de les optimiser afin d’aboutir à la validation de la faisabilité du système complet. Un guide d’onde à fente, opérant dans la bande de fréquence optimale évaluée assure une couverture continue de rayonnement le long du quai. Il sert de support de propagation et est percé d’ouvertures constituant autant de radars monostatiques consécutifs. Après avoir caractérisé les différents objets susceptibles de chuter sur les voies ferroviaires par la méthode d’expansion de singularité (SEM), les coefficients naturels de réso- nance sont sauvegardés dans une bibliothèque afin de les utiliser dans le processus de discrimination. A l’issue de ce processus, que ce soit lors des simulations numériques ou lors d’essais expérimentaux, nous obtenons que les différentes familles d’objets détectés à proximité des radars monostatiques, dont les corps humains s’avèrent bien discriminés. En conclusion, ce travail a permis de mettre en œuvre un système original de détection et d’identification fondé sur l’utilisation de techniques avancées dans le domaine de la détection et de l’identification des objets. Il pourrait être étendu à d’autres domaines tels que la détection des liquides dans les valises des voyageurs voire la détection et l’identification d’intrusions dans des environnements complexes
This thesis presents the development of an Ultra Wide Band monostatic multi-radar sys- tem developed along a single axis. This system aims to detect and identify targets along its axis. The considered field of application is to detect and identify fall on track objects in order to enhance guided transport passenger safety. The main objective of this work is to study the different radiofrequency and signal processing subsets in order to validate the feasibility of the whole system. Simulation and expe- rimentations are performed. A slotted waveguide operated in its fundamental mode is used. Slots close to resonance are periodically perforated and constitute the monostatic radars. An optimal bandwidth and constant radiation coverage along the railway is then optimized. The singularity expansion method (SEM) is used and the characterization of objects fallen onto the track is performed. Complex natural resonances are computed and measured and then saved into a library for further use in a specific discrimination process. Using both numerical simulations and experimental results, the discrimination process shows that the human body is well discriminated as well as other typical objects (suitcases. . . ). In conclusion, this work has led to significant advances in object detection and identification in the railway field, and could have some fallout in other fields such as detection of liquids in the passenger luggage in the airport or detection and identification of intrusions in complex environments

La technologie d’identification radiofréquence (RFID) est aujourd’hui une technologie mature qui est amenée à remplacer le code à barre dans un futur proche. Au milieu de toutes les familles de RFID, la technologie RFID sans puce Ultra Large Bande (ULB) est devenue un sujet incontournable. Au cours de cette thèse, nous avons contribué au développement d’un lecteur de tag RFID sans puce ULB en nous basant sur une approche impulsionnelle. Deux prototypes de lecteur ont été développés en suivant les limitations d’émissions de la technologie ULB imposées par les normes. Le premier lecteur a permis principalement de valider le principe de la lecture de tags RFID sans puce en utilisant le temps équivalent. Une deuxième version du lecteur plus aboutis a ensuite été développée. En effet, la précision de lecture a été optimisée grâce à la réduction du bruit d’échantillonnage. Le temps de lecture ainsi que le coût du lecteur ont aussi été des paramètres clés qui ont été drastiquement réduits. Pour cela, un générateur d’impulsion faible bruit bas coût ainsi que des antennes ULB et des cartes de front-end RF ont été conçus et optimisés. Enfin, une technique de lecture des tags basée sur la diversité en polarisation est proposée et validée en pratique. L’objectif étant de permettre la lecture de tag dépolarisant indépendamment de leur orientation. Ce point est un aspect très important pour le développement futur de la technologie RFID sans puce car cela lève des contraintes sur la conception des tags
The RFID technology is in full development, and is intended to substitute barcode in the next future. Between all the RFID families, the UWB chipless RFID technology is a major topic nowadays. With this thesis we focus on development of UWB chipless RFID readers, based on IR-UWB approach.The international regulations that limit the UWB emission are taken into consideration, and two reader prototypes developed. The first was as a concept car, and therefore used as proof of concept. The second version represents a full optimized reader in all the key aspects. Between them, the reading precision, through sampling noise reduction, the reading time, and cost effectiveness. As part of reader development, a low noise and low cost UWB pulse generator prototype was realized, along with UWB antennas, and RF front-end boards. As prospective, a reading technique based on polarization diversity is shown, with the aim of reading cross-polarized tags independently from their orientation. This approach is valuable because does not give any constraint at the tag design level

De nos jours, la détection et la mesure de la distance avec les ondes électromagnétiques (Radar) sont utilisées dans de nombreux domaines tels que l’aéronautique, l’automobile ou bien la médecine. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement au Radar dans le domaine du bien-être pour le grand public : capteur sans contact pour le suivi du sommeil, et lunettes ou canne pour malvoyants pour la détection des obstacles sur la route. Le problème posé dans cette thèse est d’ajouter les fonctionnalités nécessaires suivantes à la solution Radar existante afin de répondre à ces applications : la mesure du rythme respiratoire issu du déplacement de la cage thoracique et de l'abdomen de quelques millimètres pendant la respiration et la mesure de la direction d'arrivée de l'onde électromagnétique rétro-diffusée des obstacles devant le malvoyant. Le contexte technologique de départ est celui de la technologie ultra large bande qui offre une résolution de l’ordre du centimètre pour la mesure de distance à une portée de quelques mètres et la discrimination des signaux rétro-diffusés des multiples obstacles. Suivant les besoins, les travaux décrits ici se sont concentrés sur le canal de propagation en rétro-diffusion sur corps humain. Ils se sont aussi portés sur les techniques de traitement du signal pour pouvoir estimer le rythme respiratoire dans le signal rétro-diffusé du corps humain, et sur l'estimation de la direction d'arrivée de l'onde à un réseau d'antennes avec une résolution au degré près. Enfin, cette thèse aborde l’architecture du système, et notamment du récepteur associé au réseau d'antennes, afin de pouvoir réaliser la mesure angulaire sans augmenter la complexité, le coût et la consommation du récepteur
Detection and ranging with electromagnetic waves (Radar) are used in a number of domains such as aeronautics, automobile or even medecin. In this thesis, we are interested particularly on Radar in the wellness domain for widely use: sleep pattern tracking sensors, smart glasses or white cane with obstacles detection for visually impaired people. The problem, which so far has not been discussed, is to add necessary functionalities as follow to the exciting solution to resolve theses applications: the thoracic and abdominal displacement tracking with a millimetric resolution; and the measurements of arrival direction of backscattered signals from obstacles in front of visually impaired individuals. The technological starting point is the one of Ultra Wideband (UWB) technology, which offers a resolution of approximate one centimeter in the distance measurement within the range of few meters and in the discrimination of backscattered signals from multiple obstacles. To meet these criterias, the research focuses on the backscattering propagation channel in particularly from the human body. It also analyses the techniques in signal processing, aiming to estimate the breathing rate in the backscattered signal of human body, and to estimate the arrival direction to an antenna array to nearly one degree. Finally, it investigates the systematic architecture, especially in the receiver associated with the antenna array, in order to withstand the angular measurement without notably increasing the receiver complexity and consumption

Dans ce travail de thèse, nous présentons nos travaux qui portent sur l’identification des cibles en général par un radar Ultra-Large Bande (ULB) et en particulier l’identification des cibles dont la surface équivalente radar est faible telles que les piétons et les cyclistes. Ce travail se décompose en deux parties principales, la détection et la reconnaissance. Dans la première approche du processus de détection, nous avons proposé et étudié un détecteur de radar ULB robuste qui fonctionne avec des données radar 1-D (A-scan) à une dimension. Il exploite la combinaison des statistiques d’ordres supérieurs et du détecteur de seuil automatique connu sous le nom de CA-CFAR pour Cell-Averaging Constant False Alarm Rate. Cette combinaison est effectuée en appliquant d’abord le HOS sur le signal reçu afin de supprimer une grande partie du bruit. Puis, après avoir éliminé le bruit du signal radar reçu, nous implémentons le détecteur de seuil automatique CA-CFAR. Ainsi, cette combinaison permet de disposer d’un détecteur de radar ULB à seuil automatique robuste. Afin d’améliorer le taux de détection et aller plus loin dans le traitement, nous avons évalué l’approche des données radar 2-D (B-Scan) à deux dimensions. Dans un premier temps, nous avons proposé une nouvelle méthode de suppression du bruit, qui fonctionne sur des données B-Scan. Il s’agit d’une combinaison de WSD et de HOS. Pour évaluer les performances de cette méthode, nous avons fait une étude comparative avec d’autres techniques de suppression du bruit telles que l’analyse en composantes principales, la décomposition en valeurs singulières, la WSD, et la HOS. Les rapports signal à bruit -SNR- des résultats finaux montrent que les performances de la combinaison WSD et HOS sont meilleures que celles des autres méthodes rencontrées dans la littérature. A la phase de reconnaissance, nous avons exploité les données des deux approches à 1-D et à 2-D obtenues à partir du procédé de détection. Dans la première approche à 1-D, les techniques SVM et le DBN sont utilisées et évaluées pour identifier la cible en se basant sur la signature radar. Les résultats obtenus montrent que la technique SVM donne de bonnes performances pour le système proposé où le taux de reconnaissance global moyen atteint 96,24%, soit respectivement 96,23%, 95,25% et 97,23% pour le cycliste, le piéton et la voiture. Dans la seconde approche à 1-D, les performances de différents types d’architectures DBN composées de différentes couches ont été évaluées et comparées. Nous avons constaté que l’architecture du réseau DBN avec quatre couches cachées est meilleure et la précision totale moyenne peut atteindre 97,80%. Ce résultat montre que les performances obtenues avec le DBN sont meilleures que celles obtenues avec le SVM (96,24%) pour ce système de reconnaissance de cible utilisant un radar ULB. Dans l’approche bidimensionnelle, le réseau de neurones convolutifs a été utilisé et évalué. Nous avons proposé trois architectures de CNN. La première est le modèle modifié d’Alexnet, la seconde est une architecture avec les couches de convolution arborescentes et une couche entièrement connectée, et la troisième est une architecture avec les cinq couches de convolution et deux couches entièrement connectées. Après comparaison et évaluation des performances de ces trois architectures proposées nous avons constaté que la troisième architecture offre de bonnes performances par rapport aux autres propositions avec une précision totale moyenne qui peut atteindre 99,59%. Enfin, nous avons effectué une étude comparative des performances obtenues avec le CNN, DBN et SVM. Les résultats montrent que CNN a les meilleures performances en termes de précision par rapport à DBN et SVM. Cela signifie que l’utilisation de CNN dans les données radar bidimensionnels permet de classer correctement les cibles radar ULB notamment pour les cibles à faible SER et SNR telles que les cyclistes ou les piétons
In this thesis work, we focused on the study and development of a system identification using UWB-Ultra-Wide-Band short range radar to detect the objects and particularly the vulnerable road users (VRUs) that have low RCS-Radar Cross Section- such as cyclist and pedestrian. This work is composed of two stages i.e. detection and recognition. In the first approach of detection stage, we have proposed and studied a robust UWB radar detector that works on one dimension 1-D radar data ( A-scan). It relies on a combination of Higher Order Statistics (HOS) and the well-known CA-CFAR (Cell-Averaging Constant False Alarm Rate) detector. This combination is performed by firstly applying the HOS to the received radar signal in order to suppress the noise. After eliminating the noise of the received radar signal, we apply the CA-CFAR detector. By doing this combination, we finally have an UWB radar detector which is robust against the noise and works with the adaptive threshold. In order to enhance the detection performance, we have evaluated the approach of using two dimensions 2-D (B-Scan) radar data. In this 2-D radar approach, we proposed a new method of noise suppression, which works on this B-Scan data. The proposed method is a combination of WSD (Wavelet Shrinkage Denoising) and HOS. To evaluate the performance of this method, we performed a comparative study with the other noise removal methods in literature including Principal Component Analysis (PCA), Singular Value Decomposition (SVD), WSD and HOS. The Signal-to-Noise Ratio (SNR) of the final result has been computed to compare the effectiveness of individual noise removal techniques. It is observed that a combination of WSD and HOS has better capability to remove the noise compared to that of the other applied techniques in the literature; especially it is found that it allows to distinguish efficiency the pedestrian and cyclist over the noise and clutters whereas other techniques are not showing significant result. In the recognition phase, we have exploited the data from the two approaches 1-D and 2-D, obtained from the detection method. In the first 1-D approach, Support Vector Machines (SVM) and Deep Belief Networks (DBN) have been used and evaluated to identify the target based on the radar signature. The results show that the SVM gives good performances for the proposed system where the total recognition accuracy rate could achieve up to 96,24%. In the second approach of this 1-D radar data, the performance of several DBN architectures compose of different layers have been evaluated and compared. We realised that the DBN architecture with four hidden layers performs better than those of with two or three hidden layers. The results show also that this architecture achieves up to 97.80% of accuracy. This result also proves that the performance of DBN is better than that of SVM (96.24%) in the case of UWB radar target recognition system using 1-D radar signature. In the 2-D approach, the Convolutional Neural Network (CNN) has been exploited and evaluated. In this work, we have proposed and investigated three CNN architectures. The first architecture is the modified of Alexnet model, the second is an architecture with three convolutional layers and one fully connected layer, and the third is an architecture with five convolutional layers and two fully connected layers. The performance of these proposed architectures have been evaluated and compared. We found that the third architecture has a good performance where it achieves up to 99.59% of accuracy. Finally, we compared the performances obtained using CNN, DBN and SVM. The results show that CNN gives a better result in terms of accuracy compared to that of DBN and SVM. It allows to classify correctly the UWB radar targets like cyclist and pedestrian

Avec le contexte actuel des défis sécuritaires, la détection de petits objets devient un enjeu majeur pour lutter contre les actes malveillants. Mais les évolutions des technologies en bandes millimétriques et le potentiel de ces bandes, notamment autour de 60 GHz peuvent faciliter la conception de systèmes de plus en plus performants, permettant de répondre à ces enjeux. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte pour proposer un système de détection ultra-large bande (ULB) millimétrique pour des applications de courte portée. Après un état de l'art détaillé des fondamentaux de la détection, nous présentons une validation de l'estimation de la surface équivalente radar (SER) par simulation avec le logiciel HFSS et par mesures en chambre anéchoïque. Ces deux études nous ont permis d'identifier les éléments essentiels à l'analyse système et les paramètres critiques de la détection d'objets canoniques cylindres et plaques. Une fois l'analyse système cernée, nous avons proposé une approche de détection multi-bande basée sur le radar monostatique pour améliorer la couverture de détection des systèmes, mais aussi et surtout pour pallier la limitation de la détection des objets en fonction de leur orientation par rapport à l'axe de viser de l'antenne. Nous avons également proposé une architecture (émetteur-récepteur) simple pouvant être associée au principe de détection. Le dimensionnement du système nous a permis d'identifier les amplificateurs faible bruit (LNAs) comme éléments critiques du récepteur et ainsi d'établir leurs spécifications pour atteindre les performances visées. Une comparaison des technologies SG13S de IHP et D007IH de OMMIC est menée dans la dernière partie de ce travail. Le choix de la technologie est justifié et la conception des LNAs sous ADS Keysight est détaillée. Une simulation de l'ensemble du système basée sur les performances des LNAs conçus et sur les simulations de SER est présentée pour illustrer la mise en œuvre de la détection. Enfin, les performances de la détection sont évaluées pour des cibles cylindriques et les apports du système proposé sont illustrés en comparaison avec une détection classique mono-bande
With the current context of security challenges, small objects detection is becoming a major issue in the fight against malicious acts. However, developments in millimeter-band technologies and the potential of these bands, particularly around 60 GHz, can facilitate the design of increasingly efficient systems to meet these challenges. This thesis is part of this context to propose an ultra-wideband (UWB) millimeter-wave detection system for short-range applications.After a detailed state-of-the-art of the fundamentals of detection, we present a validation of the radar cross-section (RCS) estimation by simulations with HFSS software and by measurements in anechoic chamber. These two studies allowed us to identify the essential elements for system analysis and the critical parameters for the detection of canonical objects such as cylinders and plates.Once the system analysis was identified, we proposed a multi-band detection approach based on monostatic radar to improve the detection coverage of the systems, but also and especially to overcome the limitation of objects detection according to their orientation in relation to the antenna boresight. We also proposed a simple architecture (transceiver) that could be associated with the detection principle. The system design allowed us to identify low noise amplifiers (LNAs) as critical elements of the receiver and thus establish their specifications to achieve the targeted performances.A comparison of IHP's SG13S and OMMIC's D007IH technologies is conducted in the last part of this work. The choice of technology is justified and the design of LNAs under ADS Keysight is detailed. A simulation of the entire system based on the performance of the designed LNAs and RCS simulations is presented to illustrate the implementation of detection. Finally, detection performances are evaluated for cylindrical targets and the contributions of the proposed system are illustrated in comparison with conventional single-band detection

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

Les systèmes Radar ULB utilisent des signaux dont le spectre dépasse une décade et se situe dans la bande 100MHz-10GHz. L’imagerie Radar ULB s’est beaucoup développée ces dernières années. Elle couvre un large champ applicatif : la défense, la sécurité civile, le biomédical. Elle permet en effet de pénétrer à travers les matériaux non conducteurs avec une résolution centimétrique. Dans les radars à impulsions ULB, la bande passante peut atteindre plusieurs GHz, de sorte qu'un Convertisseur Analogique-Numérique (CAN) pouvant échantillonner à cette vitesse avec une résolution de 10 à 14 bits est très difficile à concevoir. Il est toutefois possible de mesurer directement un signal Radar ULB reçu dans le domaine temporel en associant un CAN avec un T&HA avec une fréquence d’échantillonnage maximale de plusieurs GSa/s. Ces travaux portent sur le développement d’un démonstrateur Radar SAR ULB qui repose sur l’utilisation d’une technique de sous-échantillonnage cohérent pour la mesure des signaux Radar ULB. Ce démonstrateur Radar ULB est construit autour d’un CAN rapide (500 MS/s), d’un FPGA,et d’un T&HA ultra-large bande (5 GHz). Il permet ainsi la détection decibles en trois dimensions grâce à un algorithme de backpropagation
Typically, the waveforms transmitted by UWB radar cover a spectrum higher than a decade, in the 100MHz-10GHz frequency range. UWB Radar imaging has grown significantly in recent past years and is used for a large number of applications as defence, civil security and biomedical. One of their advantages lies in the fact that microwaves are able to penetrate through non-conductive materials with centimeter resolution. In UWB pulse radar, the bandwidth can reach several GHz, so that an Analog-to-Digital Converter (ADC) needs a high sampling rate and with a high resolution (>12 bits) to guarantee enough dynamic range. However, it is now possible to directly measure time-domain radar signal by associating an ADC with a Track and Hold Amplifier T&HA with wide RF bandwidth and with a maximum sampling frequency of several GSa/s. This work involves the development of a UWB SAR Radar demonstrator based on the use of a coherent sub-sampling technique for measuring UWB Radar signals. This UWB Radar demonstrator is built around a fast ADC (500 MS/s), an FPGA, and an ultra-wideband T&HA (5 GHz). It allows target detection by processing based on the use of a Radar image reconstruction algorithm

Nous nous intéressons dans cette thèse à la vision à travers les murs (VTM) par radar ULB, avec comme objectif la mise au point d’une chaîne de traitement de l’information (CTI) complète pouvant être utilisée par différents types de radar imageur VTM. Pour ce faire, nous souhaitons prendre en compte le moins possible d’information a priori, ni sur les cibles, ni sur leur contexte environnemental. De plus, la CTI doit répondre à des critères d’adaptabilité et de modularité pour pouvoir traiter les informations issues de deux types de radar, notamment, le pulsé et le FMCW, développés dans deux projets dans lesquels s’inscrivent les travaux de cette thèse. L’imagerie radar est un point important dans ce contexte, nous l’abordons par la combinaison des algorithmes de rétroprojection et trilatération, et montrons l’amélioration apportée avec l’utilisation d’un détecteur TFAC prenant en compte la forme des signatures des cibles. La mise au point de la CTI est notre principale contribution. Le flux d’images radar obtenu est scindé en deux parties. La première séquence dynamique contient les cibles mobiles qui sont ensuite suivies par une approche multihypothèse. La seconde séquence statique contient les cibles stationnaires ainsi que les murs intérieurs qui sont détectés par une méthode s’appuyant sur la transformée de Radon. Nous avons produit un simulateur VTM fonctionnant dans le domaine temporel et fréquentiel pour mettre au point les algorithmes de la CTI et tester leur robustesse. Plusieurs scénarios de simulation ainsi que de mesures expérimentales, montrent que la CTI construite est pertinente et robuste. Elle est ainsi validée pour les deux systèmes radar
This report is focused on Through-the-wall surveillance (TTS) using UWB radar, with the objective of developing a complete information processing pipeline (IPP) which can be used by different types of imaging radar. To do this, we want to take into account any a priori information, nor on the target, or their environmental context. In addition, the IPP must meet criteria of adaptability and modularity to process information from two types of radar, including pulsed and FMCW developed in two projects that are part of the work of this thesis. Radar imaging is an important point in this context ; we approach it by combining backprojection and trilateration algorithms and show the improvement with the use of a CFAR detector taking into account the shape of the targets signatures.The development of the IPP is our main contribution. The flow of radar images obtained is divided into two parts. The first dynamic sequence contains moving targets are tracked by a multiple hypothesis approach. The second static sequence contains stationary targets and interior walls that are highlighted by Radon transformbases approach. We developed a simulator operating in time and frequency domain to design the algorithms of the IPP and test their robustness. Several simulated scenarios and experimental measurements show that our IPP is relevant and robust. It is thus validated for both radar systems

Les travaux développés dans ce mémoire s'articulent autour de deux applications principales : la génération de signaux dédiés aux essais de susceptibilité électromagnétique et la mise en forme de signaux transitoires appliqués au façonnage spectral pour les radars impulsionnels. Pour les essais de susceptibilité, il s'agit de signaux sinusoïdaux amortis de quelques kilovolts, de fréquence allant de 20 MHz à 200 MHz, avec des facteurs de qualité situés entre 8 et 12. Dans le cas du façonnage spectral, la génération de plusieurs signaux transitoires permet de recréer un spectre ultra large bande (300 MHz - 3 GHz) sur lequel des fréquences jugées indésirables ont été rejetées. Pour former les signaux utiles à ces deux applications,des générateurs optoélectroniques innovants ont été développés, le déclenchement des signaux étant contrôlé par l'éclairement de photoconducteurs. L'utilisation de photoconducteurs éclairés par un faisceau laser permet de générer des impulsions courtes (de quelques nanosecondes à plusieurs centaines de nanosecondes) de tension élevée (quelques kilovolts) avec une gigue très faible (quelques picosecondes). Cette technique rend possible l'utilisation de multiples sources dont les signaux peuvent être synchronisés entre eux. Une étude du fonctionnement et la caractérisation de photoconducteurs ont été menées pour l'optimisation des générateurs optoélectroniques mis au point. Pour chacune des applications, le système expérimental conçu est présenté
The work developed in this thesis focuses on two main applications : the generation of signals dedicated to electromagnetic susceptibility tests and the shaping of transient signals applied to spectral shaping for impulse radars. For susceptibility tests, damped sinusoidal signals of a few kilovolts, with frequencies ranging from 20 MHz to 200 MHz, with quality factors between 8 and 12 are considered. In the case of spectral shaping, the generation of several transient signals makes it possible to reproduce an ultrawideband spectrum (300 MHz - 3 GHz) on which frequencies considered undesirable have been rejected.To form the signals useful for these two applications, innovative optoelectronic generators have been developed, the triggering of the signals being controlled by the illumination of photoconductors. The use of photoconductors illuminated by a laser beam generates short pulses (from a few nanoseconds to several hundred nanoseconds) of high voltage (a few kilovolts) with a very low jitter (a few picoseconds).This technique makes it possible to use multiple sources whose signals can be synchronized with each other. A study of the functioning and characterization of photoconductors has been carried out for the optimization of the optoelectronic generators developed. For each application, the designed experimental system is presented

Le domaine des télécommunications ferroviaires est en perpétuelle évolution, ses axes d’investigation sont principalement motivés par un besoin toujours grandissant en termes de débit de données, qualité de transmission et fiabilité de localisation, mais restent freinés par un environnement fréquentiel de plus en plus encombré. Dans ce contexte, la conception d’un système qui assure à la fois, les besoins de localisation, d’identification des obstacles, et de communication, semble primordiale. Aussi, la technologie ultra large bande s’avère très prometteuse comme technologie de base pour ce système. Dans ce travail de thèse, un système radar coopératif pour la localisation, la détection d’obstacles, l’identification d’obstacles et la communication basé sur la technologie ULB, est proposé. Dans ce cadre, différentes techniques de multiplexage basées sur le principe de plusieurs techniques de modulation et d’accès multiple telles que la PPM, l’OAM, la 2πM, et la DS-CDMA ont été développées. Ces techniques ont pour buts, de séparer les signaux de communication et les signaux de localisation, ainsi que d’augmenter le débit des transmissions de données en augmentant le nombre des paramètres véhiculant l’information à envoyer. Des études théoriques alliées à des simulations ont été réalisées, afin de les comparer en termes de taux d’erreur binaire et de débit. Les résultats théoriques et de simulations du système proposé ont été validés par des expérimentations menées dans un environnement réel
Telecommunication in railway land is in perpetual evolution, its investigation axes are mainly motivated by a growing need in term of data rates, quality of transmission, accuracy and reliability of the localization, but it remains slowed by a frequentiel environment, which is increasingly crowded. In this context, the design of a system that ensure in same time, localization, obstacles recognition and communication, seems a very critical. In this thesis, to design such a sensor, we propose the use of so-called spectral diversity techniques also found under the name of Ultra Wideband radio (UWB). To separate localization signal and communication signal and to increase communication data rate, several multiplexing techniques based on the principle of multiple modulation techniques and multiple access such as PPM, the OAM, the 2πM, and DS-CDMA have been developed. Theoretical studies combined with simulations were performed to evaluate and compare these techniques in term of binary error rate and data rate communication. Theoretical results and simulations of the proposed system have been validated by experiments conducted in a real environment