Modélisation des Signatures Électromagnétiques dans un Scénario à Trajets Multiples pour la Reconnaissance d'Objets et le SLAM Radio Sémantique // EM Signature Modeling in Multi-path Scenario for Object Recognition and Semantic Radio SLAM

Contexte:
La vision des futurs réseaux de communication sans fil envisage des services de positionnement et de localisation extrêmement précis dans des environnements intérieurs et extérieurs, en parallèle avec les services de communication (Joint Communication and Sensing- JCAS). Avec l'utilisation généralisée des technologies radar, le concept de Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) a récemment été adapté aux applications en radiofréquences. Les premières démonstrations de faisabilité ont été réalisées en environnements intérieurs, produisant des cartes 2D basées sur des signaux rétrodiffusés aux ondes millimétriques (mmWave) ou en THz. Ces mesures permettent de fournir des données de détection, ouvrant la voie au développement de modèles complexes qui détaillent l'emplacement précis, la taille et l'orientation des objets cibles, ainsi que leurs propriétés électromagnétiques et leur composition matérielle.
Au-delà de la simple reproduction de cartes, l'intégration de la reconnaissance et du positionnement d'objets dans l'environnement peut ajouter une couche sémantique à ces applications. Bien que le SLAM sémantique ait été exploré avec des technologies basées sur des capteur vidéo, son application aux radiofréquences reste un domaine de recherche émergent nécessitant des modèles électromagnétiques précis des signatures des objets et de leurs interactions avec l'environnement. Des études récentes ont développé des modèles basés sur l'optique physique itérative et des courants équivalents pour simuler la signature multistatique en espace libre d'objets proches.

Thèse de doctorat:
L'objectif de cette thèse est d'étudier et de modéliser la rétrodiffusion des objets dans un scénario à trajets multiples, afin d'obtenir une imagerie précise et une reconnaissance des objets (y compris leurs propriétés matérielles). Le travail consistera à développer un modèle mathématique pour la rétrodiffusion des objets détectés dans l'environnement, à l'appliquer au SLAM 3D et à atteindre des objectifs de reconnaissance et de classification des objets. Ce modèle devra intégrer les effets en champ proche et en champ lointain tout en prenant en compte l'impact de l'antenne sur le canal radio global.
L'étude soutiendra la conception conjointe des systèmes d'antennes et des techniques de traitement associées (filtrage et imagerie) nécessaires à l'application.
Le doctorant fera partie du Laboratoire Antennes, Propagation et Couplage Inductif du CEA-LETI, à Grenoble (France). Il bénéficiera d'installations de pointe (sondeurs de voies, émulateur, logiciel OTA et simulateur électromagnétique).
La thèse se déroulera en partenariat avec l'Université de Bologne.

Application:
Le poste est ouvert aux étudiant.e.s exceptionnels titulaires d’un Master of Science, d’une école d’ingénieur ou équivalent. Le/la étudiant.e doit avoir une spécialisation dans le domaine des télécommunications, des micro-ondes et/ou du traitement du signal. Le dossier de candidature doit obligatoirement comprendre un CV, une lettre de motivation et les notes des deux dernières années d'études.

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Context:
The vision for future communication networks includes providing highly accurate positioning and localization in both indoor and outdoor environments, alongside communication services (JCAS). With the widespread adoption of radar technologies, the concept of Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) has recently been adapted for radiofrequency applications. Initial proof-of-concept demonstrations have been conducted in indoor environments, producing 2D maps based on mmWave/THz monostatic backscattered signals. These measurements enable the development of complex state models that detail the precise location, size, and orientation of target objects, as well as their electromagnetic properties and material composition.
Beyond simply reproducing maps, incorporating object recognition and positioning within the environment adds a semantic layer to these applications. While semantic SLAM has been explored with video-based technologies, its application to radiofrequency is still an emerging area of research. This approach requires precise electromagnetic models of object signatures and their interactions with the surrounding environment. Recent studies have developed iterative physical optics and equivalent current-based models to simulate the free-space multistatic signature of nearby objects.

PhD Thesis:
The objective of this thesis is to study and model object backscattering in a multi-path scenario for precise imaging and object recognition (including material properties). The work will involve developing a mathematical model for the backscattering of sensed objects in the environment, applying it to 3D SLAM, and achieving object recognition/classification. The model should capture both near- and far-field effects while accounting for the impact of the antenna on the overall radio channel. The study will support the joint design of antenna systems and the associated processing techniques (e.g., filtering and imaging) required for the application.

The PhD student will be hosted in the Antenna and Propagation Laboratory at CEA LETI in Grenoble, France. The research will be conducted in partnership with the University of Bologna.

Application:
The position is open to outstanding students with a Master of Science degree, “école d’ingénieur” diploma, or equivalent. The student should have a specialization in telecommunications, microwaves, and/or signal processing. The application must include a CV, cover letter, and academic transcripts for the last two years of study.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Technologies Sans Fils
Laboratoire : Laboratoire Antennes, Propagation, Couplage Inductif
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Directeur de thèse : D'ERRICO Raffaele
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DSYS
URL : http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/recherche-appliquee/plateformes/plateforme-telecommunications.aspx

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Technologies Sans Fils

Master of Science (ou equivalent), spécialisation télécommunications, micro-ondes et/ou traitement du signal