Étude et conception d'un système d'imagerie passive basé sur la synthèse de réseau d'antennes commutables : application dans les bandes Ku et Ka
Institution:
Rennes 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The broad topic of the presented Ph. D. Thesis consists in the research on novel methods in the field of microwave imaging, in particular the so-called passive microwave / millimeter-wave imaging, which is also referred to as radiometric imaging. This study focuses on proximity range applications such as concealed objects detection, human body screening, etc. These works has been carried out during a partnership with two teams in IETR : the department of "Antennas & Microwave Devices" and the department of "Propagation - Tracking & Remote Sensing". The aim is to design a low cost and compact fully electronic passive imaging system suitable for short range 2D imaging applications, and study the necessary devices for the implementation of a complete demonstrator. The inoffensive character of the device is ensured by the lack of active emitter devices. Imaging is done by the interferometric synthetic aperture technique. The hard work is therefore concerned the definition of the system architecture and its optimization. In this study, to improve the cost-performance of the imaging systems, a new approach based on the use of a switch sub-matrix strategy for a passive imaging system is presented and discussed. The synthesis of planar arrays that is able to yield optimal sparse arrays with a low-redundancy and an optimized switching process is then proposed. This approach has been adapted into a complete antenna system at X band and millimeter-wave band. The objectives of these prototypes are to validate at first this approach experimentally, and then validate the principle of system calibration to process real data for image reconstruction.
Abstract FR:
Cette thèse est divisée en six chapitres. Les trois premiers sont une partie introductive. Chapitre 1, nous rappelons brièvement la théorie des matrices aléatoires et les résultats généraux d'analyse spectrale, ainsi que les modèles à variances isolées. Le chapitre 2 présente le modèle à facteurs et la théorie du maximum de vraisemblance le concernant. Nous rappelons chapitre 3 plusieurs méthodes d'estimation du nombre de facteurs. Les chapitres suivant concernent les contributions originales. Les chapitres 4 et 5 décrivent une méthode d'estimation du nombre de facteurs/spikes en grande dimension. L'estimateur considéré s'appuie sur le comportement des valeurs propres de la matrice de covariance empirique qui est différent selon que l'on considère celles correspondant aux spikes ou non. Il correspond à la différence de deux valeurs propres consécutives ordonnées. Le chapitre 4 établit la convergence de l'estimateur dans le cas où toutes les spikes sont distinctes, et le compare à deux méthodes existantes à travers des simulations. L'estimateur dépend d'un certain seuil qui doit remplir certaines conditions. Chapitre 5, nous étendons le résultat de consistance au cas d'égalité et améliorons l'estimateur en changeant de seuil. Chapitre 6, nous considérons les estimateurs du maximum de vraisemblance dans un modèle à facteurs strict à variance homoscédastique. Nous corrigeons l'estimateur de la variance commune en grande dimension en donnant l'expression de son biais et en établissant sa loi limite. Nous présentons ensuite une version corrigée du test du rapport de vraisemblance d'adéquation à un modèle à facteurs. Nous construisons enfin un test d'égalité de deux spikes.