Diversité et traitements non-linéaires pour les récepteurs modernes

Depuis le doctorat, les travaux de recherche auxquels j'ai contribué ont porté essentiellement sur des problèmes d'estimation d'un signal d'intérêt noyé dans du bruit. Les domaines d'application visés sont majoritairement le radar, mais aussi le GNSS et l'imagerie ultrasonore. Bien que différents, ces domaines sont soumis à des tendances similaires qui caractérisent ou caractériseront certainement les récepteurs modernes. En effet, les enjeux applicatifs requièrent de repousser sans cesse les limites de performance des traitements : le radariste cherche à détecter des petites cibles dans des environnements de plus en plus difficiles ; en GNSS, des solutions de positionnement haute précision sont recherchées dans des milieux très contraints tels les canyons urbains ; en imagerie médicale, une qualité accrue des images est recherchée pour améliorer les diagnostics, pour ne citer que quelques exemples. Parmi les tendances qui permettront de repousser les performances des récepteurs modernes, deux sont particulièrement présentes dans les travaux conduits jusqu'ici : la diversité des signaux et les traitements non linéaires. Le document illustre ceci en se focalisant sur deux des thématiques de recherche conduites jusqu’ici, à savoir « Le traitement du signal pour des radars de détection à large bande instantanée » et « La poursuite robuste de la phase d'un signal GNSS multifréquence ». Pour conclure, les perspectives de recherche d’un point de vue méthodologique et applicatif sont discutées

Présentation du Club STAP

Numéro Spécial : Traitements Spatio-Temporels Adaptatifs (STAP)National audienceÀ la suite de la journée thématique STAP du séminaire Détection Électromagnétique organisé par la Direction générale de l’armement (DGA) le 22 novembre 2006 à l’ENSTA, Paris, le besoin et l’intérêt de fédérer les travaux de recherche des étatiques, des industriels et des universitaires travaillant sur la thématique du STAP se sont faits sentir. Sous l’impulsion de François Le Chevalier (THALES), de la DGA et de l’ONERA, une organisation souple et simple, le club STAP, a donc été créée le 12 février 2007. Cette structure libre, non financée, très proche d’un groupe GDR (Groupement de Recherche du CNRS), dédiée aux chercheurs travaillant dans le domaine, permet d’échanger, de coopérer, de proposer de nouveaux axes de recherche et de fédérer leurs travaux au travers d’une base de données de signaux synthétiques, expérimentales ou mixtes provenant des différents partenaires. Ce groupement de chercheurs a fonctionné très efficacement pendant un peu plus de quatre années. Quatre à cinq réunions annuelles d’une journée ont ainsi été organisées et ont vu l’intervention de plusieurs orateurs sur différentes thématiques en lien direct ou indirect avec celle du STAP

Editorial

Numéro Spécial : Traitements Spatio-Temporels Adaptatifs (STAP)National audienceLes techniques de traitement spatio-temporel adaptatif, STAP en anglais (Space- Time Adaptive Processing), ont été développées activement à partir des années soixante-dix. Plus précisément, elles se sont avérées nécessaires pour la détection de cibles mobiles par des systèmes radar aéroportés pointant vers le sol. En effet, pour de tels scénarios, les échos de cibles peuvent se trouver en compétition avec de forts échos de sol (le fouillis) dans les domaines de l’espace et du temps définis, respectivement, par l’angle d’arrivée des échos sur l’antenne et par le temps de récurrence de l’émission radar. Les premiers travaux sur le STAP se sont concentrés sur des systèmes radar opérant en visée latérale et prenant en compte de fortes hypothèses simplificatrices. Depuis, de nombreuses études se sont intéressées à d’autres configurations d’antenne radar, et, de manière plus générale, à des problèmes divers causés par un environnement réel. Suite à un séminaire sur le STAP, organisé par la Délégation Générale de l’Armement (DGA) en 2006 à Paris, les radaristes français se sont regroupés pour former un lieu d’échange privilégié sur cette thématique : le club STAP. Les membres de ce groupe présentent, dans ce numéro double de la revue Traitement du Signal, une synthèse des travaux menés depuis ces quatre dernières années. Le premier article (Ovarlez et al., 2011a) débute ainsi par une présentation du club STAP. Les partenaires du groupe sont présentés ainsi que leurs objectifs et un bilan des activités y est dressé. Les membres du club STAP ont voulu destiner cet ouvrage autant à un étudiant de niveau master (ou équivalent) qu’à un ingénieur ou un chercheur ayant quelques notions de bases sur le radar et voulant approfondir la thématique du STAP. Ainsi, pour renforcer la cohérence entre les divers travaux qui sont présentés et permettre aux personnes non initiées au STAP de lire l’ensemble des papiers, le numéro commence par trois articles d’introduction sur les traitements spatio-temporels adaptatifs. L’article (Montécot et al., 2011) précise ainsi le contexte radar et l’enjeu du filtrage STAP. Après une présentation succincte des divers domaines actuels d’application du STAP, l’article se refocalise sur le domaine du radar aéroporté. En particulier, il explique pourquoi le traitement du signal radar classique ne suffit pas pour la détection de cibles dont la vitesse radiale relative est proche de celle d’un écho de sol. L’accent est mis sur le besoin de discriminer les composantes des signaux reçus non seulement en vitesse mais aussi spatialement, suivant la direction d’arrivée des signaux sur l’antenne.Éditorial Les techniques de traitement spatio-temporel adaptatif, STAP en anglais (Space-Time Adaptive Processing), ont été développées activement à partir des années soixante-dix. Plus précisément, celles-ci se sont avérées nécessaires pour la détec-tion de cibles mobiles par des systèmes radar aéroportés pointant vers le sol. En effet, pour de tels scénarios, les échos de cibles peuvent se trouver en compétition avec de forts échos de sol (le fouillis) dans les domaines de l'espace et du temps définis, respectivement, par l'angle d'arrivée des échos sur l'antenne et par le temps de récur-rence de l'émission radar. Les premiers travaux sur le STAP se sont concentrés sur des systèmes radar opérant en visée latérale et prenant en compte de fortes hypothèses simplificatrices. Depuis, de nombreuses études se sont intéressées à d'autres configurations d'antenne radar, et, de manière plus générale, à des problèmes divers causés par un environnement réel. Suite à un séminaire sur le STAP, organisé par la Délégation Générale de l'Ar-mement (DGA) en 2006 à Paris, les radaristes français se sont regroupés pour former un lieu d'échange privilégié sur cette thématique : le club STAP. Les membres de ce groupe présentent, dans ce numéro double de la revue du Traitement du Signal, une synthèse des travaux menés depuis ces quatre dernières années. Le premier article de cette collection (Ovarlez et al., 2011a) débute ainsi par une présentation du club STAP. Les partenaires du groupe sont présentés ainsi que leurs objectifs. Également, un bilan des activités y est dressé. Les membres du club STAP ont voulu destiner cette collection autant à un étudiant de niveau master (ou équivalent) qu'à un ingénieur ou un chercheur ayant quelques notions de bases sur le radar et voulant approfondir sur la thématique du STAP. Ainsi, pour renforcer la cohérence entre les divers travaux qui sont présentés et permettre aux personnes non-initiées au STAP de lire l'ensemble des papiers, la collection continue par trois articles d'introduction sur les traitements spatio-temporels adaptatifs. L'article (Montécot et al., 2011) de la collection précise ainsi le contexte radar et l'enjeu du filtrage STAP. Après une présentation succincte des divers domaines actuels d'application du STAP, l'article se refocalise sur le domaine du radar aéroporté. En particulier, il explique pourquoi le traitement du signal radar classique ne suffit pas pour la détection de cibles dont la vitesse radiale relative est proche de celle d'un élément de sol. L'accent est mis sur le besoin de discriminer les composantes des signaux reçus non seulement en vitesse mais aussi spatialement, suivant la direction d'arrivée des signaux sur l'antenne. L'article (Bidon, 2011) présente un modèle classique des signaux STAP traditionnel-lement adopté par la communauté radar. Le signal reçu y est décrit comme la somme de trois contributions indépendantes que sont l'écho de la cible, le fouillis, et le bruit d'agitation thermique. Les traitements STAP visent ainsi à filtrer la composante du fouillis pour permettre la détection de cibles. Une fois le modèle des signaux intro-duit, quelques traitements classiques qui en découlent sont présentés, en particulier : le traitement optimal et sa première version adaptative ainsi que deux exemples de traitements sous-optimaux de référence. Si les deux derniers articles s'adressent avant tout à un public non-initié au STAP, l'article suivant (Bidon et al., 2011b) s'adresse tout aussi bien au lecteur averti. En