Analyse d'un système radar intervéhiculaire en onde millimétrique (77 GHZ)

Le nombre de capteurs et des données générées par les véhicules augmentent graduellement et devraient possiblement doubler d'ici 2020. L'avancée assez remarquable des techniques de communications sans fil pousse les recherches au plus haut niveau de la sécurité routière. A cet e˙et, le concept de sécurité routière relevant d'un facteur assez important dans la vaste par-tie des systèmes de transport intelligent, nécessite le déploiement d'infrastructures robustes capables d'implémenter des dispositifs à évitement de collision en circulation routière. Au vu de ce constat, le concept de détection intervéhiculaire par RADAR en ondes millimétrique est celui-là qui répondrait aux exigences des techniques d'évitement de col-lision par le principe de détection d'obstacle et de positionnement. En effet, la détection d'obstacle par RADAR repose sur un élément crustial appelé SER(Surface Equivalente RADAR) 1 qui de par sa valeur peut améliorer ou pas le RSB (SNR) 2 ou du moins les performances du système. Par contre, cette valeur de la SER diffère d'une cible à l'autre ou d'un obstacle à l'autre et ceci dépendamment de sa surface radiante. Dans le cas spécifique de la circulation routière et des usagers de la route, la variation de la SER est fortement liée à la distance de la cible par rapport au RADAR et de l'angle d'incidence des signaux émis. Ceci dit, les faibles variations de distance ou d'angles d'incidence engendrent des grandes variations de la SER ce qui occasionne des pertes importantes de quelques décibels mètre carré des valeurs de la SER. Ces pertes aussi majeures qu'elles soient, dégradent significativement les performances du système.Suite à cette problématique énoncée dans le paragraphe précédent, et dans le but de compenser les variations de la SER, un module de SER a été conçu au laboratoire Poly-Grames de l'école Polytechnique de Montréal.

Abstract

The number of sensors and data generated by vehicles is gradually increasing and is expected to double by 2020. The remarkable advance of wireless communications techniques is driving research at the highest level of road safety. To this end, the concept of road safety is a fairly important factor in the vast range of intelligent transport systems, requiring the deployment of robusts infrastructures capable of implementing collision avoidance devices in traÿc. In view of this, the concept of inter-vehicular detection by RADAR in millimeter wave is the one that would meet the requirements of collision avoidance techniques by the principle of obstacle detection and positioning. Indeed, the obstacle detection by RADAR is based on a crustial element called RCS (RADAR Cross Section) which by its value can improve or not the SNR (Signal Noise Ratio) or at least the performance of the system. On the other hand, this RCS value differs from one target to another or from one obstacle to another and this depends on its radiant surface. In the specific case of road traÿc and road users, the variation of RCS is strongly related to the distance from the target to RADAR and the angle of incidence of the transmitted signals. The small variations in distance or angles of incidence generate large variations of the RCS, which causes significant losses of a few decibels square meter of the RCS values. These losses as major as they are, significantly degrade the performance of the system. Following this problem stated in the previous paragraph, and in order to compensate for variations in the RCS, a RCS module was designed at Poly-Grames Laboratory of electrical engineering department of Ecole Polytechnique de Montréal. To this end, from the high-lighted RCS designed, the project aims to design and analyze the performance of a RADAR detection system on the following aspects: probability of detection or false alarm in term of SNR and range, optimization of parameters of the RADAR equation, FMCW modulation, estimation of angular position measurements and MSE of angles in the case of ESPRIT algorithms.In response to this design and analysis of the radar system's performance, the conceptual approach was made at four levels. As a first step, a theoretical analysis of radar binary detection systems was carried out in order to analyze the influence of the parameter attenuation factor (�) commonly represented by the ratio between the distance radar to target (R), the wave-length (�0) and the RCS (˙).