La « vision » à travers les milieux opaques (murs, cloisons, décombres, ou plus généralement tout milieu qui occulte la vision humaine) est l’un des problèmes clefs du contrôle et de la sécurité. Il apparaît à l’heure actuelle un réel besoin de disposer de dispositifs d’observation à travers ces milieux pour des applications tant militaires (lors des assauts, des prises d’otages, etc.) que civiles (recherche de personnes enfouies dans des décombres, dans un incendie, etc). Les avancées sur cette problématique ont conduit à mettre en place des systèmes radars à très courte portée, opérationnels pour la détection et le tracking de personnes dans des environnements simples. Cependant ils nécessitent que les cibles soient en déplacement afin de les différencier des objets statiques. Cette limitation constitue un défaut majeur pour un certain nombre de scénarii réels où des personnes, par stratégie ou par contrainte, restent immobiles. Ces travaux de thèse visent à explorer les mécanismes de détection de personnes statiques par le biais de leurs micro-mouvements, e.g. des mouvements induits par le thorax lors de la respiration. Nous avons étudié - d’un point de vue théorique - les principes physiques sous-jacents à la détection de ces micro-mouvements par radar UWB impulsionnel à partir du mécanisme Doppler impulsionnel. Ce dernier s’appuie sur des mesures consécutives des phases des impulsions réfléchies. La compréhension de ce phénomène a permis de définir une architecture radar impulsionnelle et de la positionner, en termes de contributions, au regard des différents radars UWB proposés dans la littérature : le FMCW et le radar de bruit. Deux dispositifs radars ont servi de support à ce travail. Le premier, de type démonstrateur académique, repose sur l’utilisation d’un oscilloscope rapide pour numériser les impulsions UWB de 3 à 6 GHz de bande. Il a permis de mettre en place une chaîne de traitement complète de vision à travers les murs. Le second dispositif est un prototype radar développé autour d’une plateforme de numérisation ultra-rapide (100 Gsps par échantillonnage équivalent) de fréquence de rafraîchissement très élevée (100 Hz). Il est construit autour d’un FPGA, d’un ADC rapide (1,25 GHz) et d’un T&H très large bande (18 GHz). Il permet ainsi la détection des micro-mouvements par traitement Doppler impulsionnel. / "Vision" through opaque environments (walls, partitions, rubble, or any environment that obscures human vision) is one of the key issues of control and security. Advances on this issue have led to operational shortrange radar systems for people detection and tracking in simple environments. However, most of them require the targets to move in order to differentiate them from static objects. This requirement constitues a major shortcoming for a certain number of real scenarios where people, by strategies or by constraints, remain motionless. Hence, this thesis aims to explore the mechanisms of detection of static people through their micro-movements, e.g. movements induced by the thorax during breathing. We have studied - from a theoretical point of view - the physical principles underlying the detection of these micro-movements by pulsed UWB radar with the pulsed Doppler phenomenon, which relies on consecutive measurements of the reflected pulses phases. The understanding of this phenomenon made it possible to define a radar architecture and to position it, in terms of contributions, with regard to the different UWB radars proposed in the literature : the FMCW and the noise radar. Two radar devices served as support for this work. An academic demonstrator based on the use of a fast oscilloscope to digitize the pulses. It allowed to set up a complete processing chain for the application of vision through the walls. The second device is a radar prototype developed around a high-speed scanning platform (100 Gsps perequivalent sampling) with a very high refresh rate (100 Hz). This prototype is built around an FPGA, a fast ADC (1.25 GHz) and a very wide band T&H (18 GHz). This thereby enables to detect micro-movements by pulsed Doppler processing.

Heart dysfunction is a worldly widespread problem that currently is one of the leading causes of death. Studies indicate that many deaths related to cardiac dysfunction could have been prevented if discovered early. Contemporarily, ultrasound and electrocardiography are indispensable modalities for diagnostic purposes and analysis of cardiac function. The Ventricorder is an Ultra-Wideband radar sensor manufactured by the Norwegian company Novelda. Ventricorder has been shown to be able detect heart movements and breathing but its actual clinical value remains to be investigated. The Cardiac State Diagram (CSD) is a pre-clinical software tool for visualization of the heart's mechanical function. The CSD is confirmed by pilot studies to be able to constitute a basis for diagnosis and cardiac function assessment. Theoretically, the CSD is well suited to be used with the Ventricorder since the Ventricorder detects small changes over time and information about time events is all that is required for the creation of a CSD. Contemporarily, ultrasound tissue velocity imaging (TVI) is usually used for production of CSDs and in this master thesis we examined if the Ventricorder can be used to produce CSDs. This was done by mainly comparing velocity data from the Ventricorder with velocity data from temporally synchronized apical four-chamber images acquired with ultrasound TVI. The results indicate that there is an apparent correlation between these data sets and the Ventricorder should therefore be able to produce data that could constitute the basis for the production of a CSD. What remain now is to confirm these results statistically with a larger test group and to investigate whether all the time instants needed for the production of a CSD can be identified objectively. / Hjärtdysfunktion är ett värdsligt utbrett problem som ligger bakom många dödsfall varje år. Studier har visat att många dödsfall som är relaterade till hjärtdysfunktion hade kunnat förebyggas om de upptäckts i tid. För närvarande är bland annat ultraljud och EKG oumbärliga metoder för diagnostisering och analys av hjärtfunktion. Ventricorder är en typ av radarsensor som utnyttjar ett brett frekvensspektrum, så kallat Ultra Wideband, och är tillverkad av det norska företaget Novelda. Ventricorder har visat sig kunna detektera exempelvis hjärtrörelser och andning men dess kliniska värde har ännu inte undersökts. Cardiac State Diagram (CSD) är ett prekliniskt mjukvaruverktyg för att visualisera hjärtats mekaniska funktion och som har bekräftats genom pilotstudier att kunna användas som underlag för diagnostik och bedömning av hjärtats funktion. Teoretiskt sett är CSD väl lämpat för att användas med Ventricordern eftersom Ventricordern registrerar små rörelser över tid och just ändringar över tid är precis vad som behövs för att skapa ett CSD. I dagsläget används vanligen vävnadsdoppler (TVI) för produktion av CSD och i denna masteruppsats undersöktes huruvida Ventricorder kan användas för att producera CSD. Detta gjordes genom att jämföra mätdata från Ventricorder med temporalt synkroniserade apikala fyrkammar-bilder framställda med vävnadsdoppler. Resultaten indikerar att det finns en påtaglig korrelation mellan dessa data och att mätdatat från en Ventricorder således bör kunna användas för produktion av CSD. Det kvarstår att bekräfta dessa resultat statistiskt med en större testgrupp och att undersöka om samtliga tidsmarkörer som behövs för produktion av ett CSD kan identifieras objektivt.