Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes
UMR CNRS 6164







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MOX

Estimation de paramètres de modèles et milieux complexes (MOX)
Animateurs : Matthieu DAVY (MCF, Université de Rennes 1) et Benjamin FUCHS (CR, CNRS)


Contexte
L’IETR possède un large spectre de compétences dans de nombreux domaines au cœur de la société de l’information et des communications. Nos travaux s’appuient sur de fortes capacités expérimentales et sur une confrontation permanente entre les données mesurées, les développements théoriques ainsi que les résultats de simulation et modélisation. Elles amènent à considérer des problèmes de grandes dimensions, des volumes de données importants ainsi que des canaux de propagation des ondes électromagnétiques toujours plus complexes, que cela soit dans le cadre de l’imagerie des milieux, au sens large du terme, des communications ou afin de concevoir de nouvelles structures antennaires. De ce fait, ces problématiques nécessitent le développement de nouveaux modèles théoriques et de simulation ainsi que de nouveaux protocoles d’expérimentation, afin de caractériser et estimer les paramètres dominants d’un problème à partir de données mesurées.

Ce programme transversal est dédié à l’estimation de paramètres de modèles et la propagation des ondes dans les milieux complexes. Nous souhaitons que les chercheurs impliqués puissent profiter de l’expertise des autres équipes de l’IETR. Il s’inclut pleinement dans le défi 7 de la stratégie national de recherche, intitulé "Société de l’information et de la communication". Il se positionne aussi à l’interface de plusieurs Groupements de Recherche (GDR) dans lesquelles les membres de l’IETR sont impliqués : GDR ISIS (Information, Signal, Image, viSion), GDR Ondes et GDR MésoImage. Il est enfin à souligner que les thématiques abordées ci-dessous sont d’un intérêt évident pour les recherches financées par la DGA, avec laquelle l’IETR possède des liens forts.

Enjeux
Différentes thématiques développées au sein de l’IETR présentent des similitudes de par les méthodes de traitement des données ou l’interaction entre les ondes avec leur environnement. Nous organisons les thématiques autour de trois axes génériques qui englobent volontairement un grand nombre d’études possibles. L’ensemble de ces thématiques pose de nombreux défis tant du point de vue de la théorie, des simulations que des expérimentations. Chaque étude pourra naturellement profiter de résultats provenant de chacun de ces axes. Les contenus seront à affiner après une première phase de présentation des activités des chercheurs impliqués. Néanmoins, il est nécessaire à ce jour de ne pas restreindre le champ de thématiques afin de générer un maximum d’échanges entre les équipes intéressées.

Le premier axe concerne les "approches mathématiques pour l’inversion de problèmes et l’imagerie", notamment l’utilisation d’algorithmes d’inversion afin d’estimer les paramètres clefs d’un ensemble de données. Cette thématique traitera de la résolution de problèmes linéaires ou non, le développement d’algorithmes d’optimisation ou encore les méthodes d’imagerie haute résolution, en particulier appliquées à l’imagerie radar.

L’axe "propagation en milieux complexes et/ou désordonnés" propose d’appréhender la diffusion des ondes par des structures complexes. Du fait des effets d’interférences entre chemins de propagation, ces milieux nécessitent une compréhension fine des phénomènes de diffusion. Une approche statistique de l’information est par exemple nécessaire lorsque les chemins directs de propagation ne sont plus dominants. Si ces mécanismes de diffusion pouvaient initialement représenter un frein pour les techniques classiques d’imagerie, de nombreuses applications dans le cadre des communications, de la formation d’images haute résolution en milieu diffus ou encore des structures antennaires profitent maintenant de leurs remarquables propriétés.

Enfin, le dernier axe se concentre sur le développement de protocoles expérimentaux novateurs. Nous aborderons en particulier les techniques MIMO et autres approches matricielles de la propagation, les données multi-sources ou encore les méthodes liées au retournement temporel. Ces développements seront étroitement liés aux résultats des deux premiers axes.

Les études préalablement envisagées pour ces trois axes sont regroupées ci-dessous :

- Approches mathématiques pour l’inversion de problèmes et l’imagerie : séparation aveugle et localisation de sources, approches parcimonieuses, optimisation convexe ou non en problèmes inverses, identification de paramètres de modèles de grande taille, traitement de données radar pour l’estimation de paramètres (géo)physiques, assimilation, méthodes d’imagerie haute-résolution,

- Propagation en milieux complexes et/ou désordonnés : diffusion dans un milieu aléatoire, diffusion par des surfaces rugueuses, propagation en chambre réverbérante, canaux de communications, métamatériaux, estimations statistiques, théorie des matrices aléatoires,

- Protocoles expérimentaux : apport des techniques MIMO pour l’imagerie et les communications, retournement temporel, mesures de compatibilité électromagnétique, données multi-sources.

Un grand spectre d’applications innovantes peut découler de ces axes, et nous insistons sur leur caractère inter-disciplinaire. Il est nécessaire de faire converger les approches mathématiques, physiques et de traitement du signal avec les moyens expérimentaux disponibles à l’IETR. Les collaborations inter-équipes doivent permettre de lever certains verrous dans le but de développer de nouvelles approches. Chacun pourra profiter d’une expertise aujourd’hui distribuée au sein des différentes équipes.


Animation scientifique
Nous avons organisé deux matinées ( MOX1 et MOX² ), ouvertes aux chercheurs et doctorants, de présentations et d’échanges sur les thématiques de l’imagerie, les milieux complexes et problèmes inverses.
Les contributions proviennent de chercheurs de l’IETR et de l’extérieur.
Une prochaine édition est en cours de préparation pour début 2019. N’hésitez pas à nous contacter si vous souhaitez présenter vos travaux.

Équipes impliquées

- AUT : l’équipe AUT travaille sur l’identification des modèles dynamiques des systèmes de grande taille et des systèmes non linéaires. Elle entend contribuer au premier axe de ce programme transversal sur les approches algorithmiques et cherchera la complémentarité entre les approches MACS et celles des autres équipes.

- BEAMS : l’équipe BEAMS participera à ce programme transversal via l’analyse électromagnétique et la caractérisation d’antennes en champ proche et lointain. Ces deux volets font appel à la résolution de problèmes inverses, à l’utilisation d’approches parcimonieuses et au développement de techniques d’estimation de phase en particulier.

- PL : dans le contexte des systèmes modernes de télécommunication, l’équipe PL est une grande utilisatrice de techniques d’estimation, en particulier pour l’estimation conjointe de la structure multi-dimensionelle d’un canal de propagation (fréquence, temps, retard, angles, polarisation, etc.), notamment en intégrant la dimension diffuse de l’énergie. De plus, le volet thématique de l’équipe en lien avec la localisation ou la goniométrie relève fondamentalement soit d’un pur problème d’estimation, soit d’un problème d’optimisation sous contraintes. L’équipe PL est donc naturellement intéressée par tout pont thématique qui pourra s’établir.

- SHINE : de nombreuses thématiques de l’équipe SHINE pourront profiter de ce programme transversal. Elles concernent notamment les problématiques de propagation en milieux aléatoires, mais aussi l’estimation de paramètres géophysiques, les traitements statistiques multivariés à partir de mesures radar ou encore les méthodes d’imagerie haute-résolution.

- WAVES : l’implication de l’équipe WAVES provient de sa spécialisation dans l’étude des milieux réverbérants (pour l’essentiel en tant que moyens d’essais) pour les essais de compatibilité électromagnétique, les caractérisations d’antennes, ou encore pour l’étude des performances de systèmes de communication dans des environnements aux paramètres contrôlés. Les techniques de retournement temporel ou de corrélations de bruit sont également au cœur des préoccupations de l’équipe WAVES afin de développer de nouvelles applications, en lien avec les analyses théorique et expérimentale des propriétés fondamentales de ces milieux complexes.






Départements et équipes de recherche
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