2.3 Expérimentations complémentaires
2.3.2 Déplacement d'un objet pas à pas
La seconde expérimentation consiste à déplacer le poteau métallique par incrément
d'environ un centimètre entre chaque acquisition. La Figure 2.22 montre chacune de ces
acquisitions, et leurs superpositions. Ceci met en évidence l'inuence de l'écho provoqué
par la cible, qui se démarque de la réponse de l'environnement qui, lui, reste constant sur
l'ensemble des acquisitions. On observe sur cette gure plusieurs phénomènes :
l'écho, bien qu'ayant une résolution d'une vingtaine de centimètres est très
précisé-ment localisé ;
les impulsions conservent bien leur phase (cf. Figure 2.3, où nous avions observé
ce phénomène sur le signal d'émission). Cependant, on observe une superposition
du signal cible avec l'écho associé à l'environnement, qui conduit à un phénomène
d'interférences entre des ondes de phases diérentes. Ces interférences montrent que
pour la même signature, le maximum du signal n'a pas toujours la même valeur.
Les maxima utiles pour la détection peuvent ne pas avoir la même signication (i.e
correspondre à la position de la cible).
la zone d'inuence de la cible ne se cantonne pas uniquement à l'écho : on observe
une phase prolongée de relaxation pendant laquelle le signal perdure. Cette traînée
n'est pas prise en compte dans la chaîne de traitement.
8
10
12
14
16
800
1000
1200
1400
1600
samples (Ts = 10 ps)
time in ns
F
IGURE
2.22
Résultat
exp
érimen
tal
concernan
t
la
détection
d'un
poteau
métallique
par
déplacemen
ts
successifs
par
incrémen
ts
de
1
cm.
Mise
en
évidence
de
la
var
iation
de
l'amplitude
due
à
des
sup
erp
ositions
d'impulsions
cré
an
t
des
in
terférences.
2.4 Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté le démonstrateur UWB développé au L3i
repo-sant pour la partie d'acquisition sur un oscilloscope numérique. Ce système nous a permis
de réaliser une première analyse expérimentale de l'acquisition optimisée des signaux par
l'échantillonnage en temps équivalent. Nous avons dès lors pu souligner les dicultés
intro-duites par un système radar courte portée : modications de l'impulsion UWB de diverses
natures et apparition d'impulsions parasites.
La chaîne de traitement de l'information conçue au laboratoire pour ce prototype a
été expliquée dans les grandes lignes. Elle repose notamment sur une détection de cibles
par CFAR suivie d'un algorithme de tracking multi-cibles (ltre de Kalman et MHT).
Nous avons validé notre approche sur des images simulées et des expérimentations sur
le terrain, dans des situations cependant assez simples : déplacement d'un ou plusieurs
poteaux métalliques et/ou personnes.
Une analyse ne de ces premières expérimentations et d'autres complémentaires montrent
des pistes possibles d'amélioration :
il est nécessaire notamment d'augmenter la fréquence de rafraîchissement des
acqui-sitions an de mettre en évidence à travers les échos des modications sensibles de la
cible (i.e léger déplacement), et ainsi être en mesure d'étudier des signatures propres
à une cible pour formuler de nouvelles techniques de détection.
de développer des procédures de détection ne reposant pas uniquement sur la
détec-tion de l'enveloppe, mais aussi sur la phase des signaux qui est porteuse
d'informa-tions précises en termes de signature.
Exploitation de l'eet Doppler
Impulsionnel pour la détection de
cibles humaines immobiles
Sommaire
3.1 Introduction . . . 91
3.2 Principe de l'approche de détection par la phase . . . 92
3.3 Théorie de l'eet Doppler dans l'espace-temps . . . 95
3.3.1 Modélisation de l'eet Doppler . . . 95
3.3.2 Cas statique . . . 97
3.3.3 Cas dynamique . . . 98
3.3.4 Étude dynamique par analyse des trajectoires . . . 101
3.3.5 Doppler impulsionnel : l'impossibilité de l'exploitation de la fréquence 103
3.3.6 Les deux échelles temporelles d'étude : slow time et fast time . . . 106
3.4 Expérimentation Doppler UWB . . . 110
3.4.1 Principe . . . 110
3.4.2 Dispositif expérimental . . . 111
3.4.3 Résultats . . . 113
3.5 Exploitation Doppler UWB impulsionnel pour la détection de
personnes dans le cas du radar TTW . . . 116
3.5.1 Classication de cibles par signatures micro-doppler . . . 117
3.5.2 Détection de signes vitaux . . . 118
3.6 Conclusion . . . 119
3.1 Introduction
Nous nous intéressons dans ce chapitre à la détection de personnes immobiles. Il repose
sur la détection des petits déplacements induits par le mouvement de respiration et le
mouvement cardiaque. L'intérêt est d'améliorer les capacités de la chaîne de traitement,
en y apportant la détection des personnes vis à vis du mobilier, sans que ces dernières ne
soient en déplacement.
L'exploitation de ces micro-mouvements par l'intermédiaire des signaux UWB
impulsion-nels repose sur le mécanisme d'exploitation de la phase des impulsions. Ce mécanisme a
été identié en analysant l'expérience précédemment décrite du déplacement d'un poteau
(cf. Figure 2.22). Nous reprendrons dans la première section le détail ce mécanisme.
Dans la seconde section, nous intéresserons aux phénomènes Doppler. En eet, le
méca-nisme de détection par la variation de la phase des impulsions, identié par le bais de
l'observation, est similaire à l'exploitation du phénomène Doppler du radar à onde
conti-nue. Nous reprendrons donc de manière graphique les explications du phénomène Doppler,
an de montrer les similarités avec l'eet Doppler produit sur les impulsions UWB. En
eet, le phénomène Doppler ne peut pas être mesuré sur un signal impulsionnel si on se
cantonne à la dénition classique de l'eet Doppler, comme un décalage en fréquence :
le décalage provoqué par le déplacement d'objets n'est que de quelques hertz, la durée
des signaux de quelques nanosecondes et couvre plusieurs GHz, ce qui rend impossible
la mesure d'un décalage spectrale de l'impulsion. Comme on le verra, l'utilisation de la
phase des impulsions, en considérant cette fois-ci plusieurs impulsions, permet d'utiliser
des mécanismes équivalents au décalage fréquentiel Doppler du cas continu.
Nous apportons dans la troisième section une preuve concrète construite sur la détection
d'une membrane de haut-parleur dont l'amplitude du mouvement possède les mêmes ordres
de grandeur que celui des signes vitaux des personnes. Cela nous permettra donc de
dé-montrer expérimentalement ce principe, et d'obtenir un ordre de grandeur de la précision
atteignable sur la mesure de l'amplitude du mouvement.
Nous nirons ce chapitre, en reprenant la littérature, sur le phénomène micro-Doppler
dans le cas de la vision à travers les murs, pour montrer quelles sont les pistes à suivre
au niveau algorithmique. Cela justiera alors pleinement les caractéristiques d'acquisition
visées (notamment la fréquence de rafraîchissement) pour le prototype radar qui sera décrit
au prochain chapitre.
Dans le document
Concept de radars novateurs pour la vision à travers les milieux opaques
(Page 96-101)