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Foot-mounted positioning devices are becoming more and more popular in the different application field. For example, inertial sensors are now embedded in safety shoes to monitor security. They allow positioning with zero velocity update to bound the error growth of foot-mounted inertial sensors. High positioning accuracy depends on robust zero velocity detector (ZVD). Existing Artificial Intelligent (AI)-based methods classify the pedestrian dynamics to adjust ZVD at the cost of high computation costs and error propagation from miss-classification. We propose a machine learning model to detect zero velocity moments without any pre-classification step, named Uniform AI Model for All pedestrian Motions (UMAM). Performance is evaluated by benchmarking on two new subjects of opposite gender and different size, not included in the training data set, over complex indoor/outdoor paths of 2 km for subject 1 and 2.1 km for subject 2. We obtain an average 2D loop closure error of less than 0.37%.

Le tournant participatif de la vigilance environnementale relève d’évolutions multiples, sociotechniques avec l’essor du numérique, organisationnelles avec la généralisation des infrastructures de la connaissance, et politique avec les injonctions envers la population à prendre plus part à la vie publique. Dans cet article introductif, il est montré que cette participation ne se résume pas à la plus ou moins grande collégialité de la façon dont sont menées les initiatives participatives de monitoring environnemental. La notion de médiation, décomposant l’architecture de ces initiatives, celle de gouvernance relative à une vision systémique de leur allocation du pouvoir, et enfin le positionnement réflexif du chercheur sociologue qu’elles impliquent permet de les resituer dans les enjeux auxquels leurs promoteurs et leurs observateurs sont confrontés. Il s’agit de restaurer l’incertitude sur leur portée, pesant sur ces dispositifs de monitoring en ce moment de mutation de la vigilance environnementale. The participatory turn in environmental monitoring is illustrative of several contemporary trends: in the context of political injunctions to participate actively in public life, it brings together sociotechnical changes associated with the multiplication of digital devices and organizational evolutions influenced by the widespread integration of knowledge infrastructures. This introductory article argues that participation in environmental monitoring initiatives cannot be understood by focusing on changes in collegiality that characterize how they are designed and carried out. We propose the concept of mediation as an avenue for exploring the issues that confront those who promote and analyze these initiatives. Mediation provides a way of examining their architecture, their governance in terms of a systemic understanding of how they distribute power, and the reflexive positioning of social science researchers that they imply. Thinking about the uncertainty of the environmental data produced, their heterogeneous nature and their scope of potential use appears a more fruitful line of inquiry. El giro participativo en la vigilancia ambiental es el resultado de múltiples evoluciones: sociotécnicas con el auge de lo digital; organizativas con la generalización de las infraestructuras del conocimiento, y políticas con las llamadas a la población para que participe más en la vida pública. En el presente artículo de introducción se muestra que esta participación no se limita a la mayor o menor institucionalidad de la forma en la que se llevan a cabo las iniciativas participativas de monitorización ambiental. La noción de mediación, descomponiendo la arquitectura de dichas iniciativas, la de gobernanza relativa a una visión sistémica de su asignación del poder y, por último, el posicionamiento reflexivo del investigador sociológico que estas implican, permiten resituarlas en los retos a los que se enfrentan sus promotores y observadores. Se trata de restablecer la incertidumbre sobre su alcance, que pesa sobre estos dispositivos de monitorización en este momento de mutación de la vigilancia ambiental.

On observe actuellement une multiplication des dispositifs participatifs de collecte des données. L’objectif de cet article est d’analyser les enjeux de ces pratiques en interrogeant la capacité d’un dispositif à orienter l’action collective de collecte. Celle-ci est étudiée en fonction des caractéristiques de la structure de gouvernance du dispositif, analysée à travers le protocole de mesure, et ses finalités. Trois dispositifs participatifs reposant sur l’utilisation de microcapteurs sont comparés. Nous montrons que cette capacité de guidage du dispositif est variable selon les situations et s’exprime à travers le processus de validation des données et l’objet de la surveillance réalisée par les volontaires distinguant, en particulier, les dispositifs de production de données de ceux destinés à impliquer des publics. There is currently a proliferation of participatory data collection mechanisms. The objective of this article is to analyze the issues at stake in these practices by examining the capacity of a system to guide collective action in collecting data. This is studied according to the characteristics of the structure of governance of the device, analyzed through the measurement protocol, and its aims. Three participatory devices based on the use of microsensors are compared. We show that the guiding capacity of the device varies according to the situation and is expressed through the data validation process and the purpose of the monitoring carried out by the volunteers, distinguishing, in particular, the data production devices from those intended to involved citizens. Actualmente se observa una multiplicación de los mecanismos participativos de recopilación de datos. El objetivo de este artículo es analizar lo que está en juego en estas prácticas, examinando la capacidad de un sistema para orientar la acción colectiva en la recogida de datos. Esto se estudia en función de las características de la estructura de gobierno del dispositivo, analizadas a través del protocolo de medición, y sus objetivos. Se comparan tres dispositivos participativos basados en el uso de microsensores. Demostramos que esta capacidad de orientación del dispositivo varía según la situación y se expresa a través del proceso de validación de los datos y de la finalidad del seguimiento realizado por los voluntarios, distinguiendo, en particular, los dispositivos de producción de datos de los destinados a crear públicos implicados.

El giro participativo en la vigilancia ambiental es el resultado de múltiples evoluciones: sociotécnicas con el auge de lo digital; organizativas con la generalización de las infraestructuras del conocimiento, y políticas con las llamadas a la población para que participe más en la vida pública. En el presente artículo de introducción se muestra que esta participación no se limita a la mayor o menor institucionalidad de la forma en la que se llevan a cabo las iniciativas participativas de monitorización ambiental. La noción de mediación, descomponiendo la arquitectura de dichas iniciativas, la de gobernanza relativa a una visión sistémica de su asignación del poder y, por último, el posicionamiento reflexivo del investigador sociológico que estas implican, permiten resituarlas en los retos a los que se enfrentan sus promotores y observadores. Se trata de restablecer la incertidumbre sobre su alcance, que pesa sobre estos dispositivos de monitorización en este momento de mutación de la vigilancia ambiental. Le tournant participatif de la vigilance environnementale relève d’évolutions multiples, sociotechniques avec l’essor du numérique, organisationnelles avec la généralisation des infrastructures de la connaissance, et politique avec les injonctions envers la population à prendre plus part à la vie publique. Dans cet article introductif, il est montré que cette participation ne se résume pas à la plus ou moins grande collégialité de la façon dont sont menées les initiatives participatives de monitoring environnemental. La notion de médiation, décomposant l’architecture de ces initiatives, celle de gouvernance relative à une vision systémique de leur allocation du pouvoir, et enfin le positionnement réflexif du chercheur sociologue qu’elles impliquent permet de les resituer dans les enjeux auxquels leurs promoteurs et leurs observateurs sont confrontés. Il s’agit de restaurer l’incertitude sur leur portée, pesant sur ces dispositifs de monitoring en ce moment de mutation de la vigilance environnementale. The participatory turn in environmental monitoring is illustrative of several contemporary trends: in the context of political injunctions to participate actively in public life, it brings together sociotechnical changes associated with the multiplication of digital devices and organizational evolutions influenced by the widespread integration of knowledge infrastructures. This introductory article argues that participation in environmental monitoring initiatives cannot be understood by focusing on changes in collegiality that characterize how they are designed and carried out. We propose the concept of mediation as an avenue for exploring the issues that confront those who promote and analyze these initiatives. Mediation provides a way of examining their architecture, their governance in terms of a systemic understanding of how they distribute power, and the reflexive positioning of social science researchers that they imply. Thinking about the uncertainty of the environmental data produced, their heterogeneous nature and their scope of potential use appears a more fruitful line of inquiry.

The participatory turn in environmental monitoring is illustrative of several contemporary trends: in the context of political injunctions to participate actively in public life, it brings together sociotechnical changes associated with the multiplication of digital devices and organizational evolutions influenced by the widespread integration of knowledge infrastructures. This introductory article argues that participation in environmental monitoring initiatives cannot be understood by focusing on changes in collegiality that characterize how they are designed and carried out. We propose the concept of mediation as an avenue for exploring the issues that confront those who promote and analyze these initiatives. Mediation provides a way of examining their architecture, their governance in terms of a systemic understanding of how they distribute power, and the reflexive positioning of social science researchers that they imply. Thinking about the uncertainty of the environmental data produced, their heterogeneous nature and their scope of potential use appears a more fruitful line of inquiry. Le tournant participatif de la vigilance environnementale relève d’évolutions multiples, sociotechniques avec l’essor du numérique, organisationnelles avec la généralisation des infrastructures de la connaissance, et politique avec les injonctions envers la population à prendre plus part à la vie publique. Dans cet article introductif, il est montré que cette participation ne se résume pas à la plus ou moins grande collégialité de la façon dont sont menées les initiatives participatives de monitoring environnemental. La notion de médiation, décomposant l’architecture de ces initiatives, celle de gouvernance relative à une vision systémique de leur allocation du pouvoir, et enfin le positionnement réflexif du chercheur sociologue qu’elles impliquent permet de les resituer dans les enjeux auxquels leurs promoteurs et leurs observateurs sont confrontés. Il s’agit de restaurer l’incertitude sur leur portée, pesant sur ces dispositifs de monitoring en ce moment de mutation de la vigilance environnementale. El giro participativo en la vigilancia ambiental es el resultado de múltiples evoluciones: sociotécnicas con el auge de lo digital; organizativas con la generalización de las infraestructuras del conocimiento, y políticas con las llamadas a la población para que participe más en la vida pública. En el presente artículo de introducción se muestra que esta participación no se limita a la mayor o menor institucionalidad de la forma en la que se llevan a cabo las iniciativas participativas de monitorización ambiental. La noción de mediación, descomponiendo la arquitectura de dichas iniciativas, la de gobernanza relativa a una visión sistémica de su asignación del poder y, por último, el posicionamiento reflexivo del investigador sociológico que estas implican, permiten resituarlas en los retos a los que se enfrentan sus promotores y observadores. Se trata de restablecer la incertidumbre sobre su alcance, que pesa sobre estos dispositivos de monitorización en este momento de mutación de la vigilancia ambiental.

International audience; Distributed Optical Fiber Sensors (DOFS) are gaining interest for structural health monitoring applications. Recently, they have been successfully used to monitor the strain profiles at the interface between concrete and steel or composite rebars during pullout tests. In the framework of durability studies on Glass Fiber-Reinforced Polymer reinforcing bars (rebars), this method offers interesting perspectives for monitoring the evolution of the concrete/rebar bond behavior under accelerated ageing conditions. However, the durability of the bonded DOFS instrumentation itself should be investigated in a preliminary stage, to assess possible alteration of its performance over aging, which would raise questions about the validity of strain measurements in the long term. This article presents the first results of an experimental program aiming to address this specific issue. In this work, steel rebars were equipped with bonded optical fibers. Half-length of the instrumented rebars was subjected to hydrothermal ageing by immersion in an alkaline solution, while the remaining length was exposed to standard laboratory conditions. After exposure, the rebars were tested in tension and the DOFS strain profiles were simultaneously measured. These strain profiles were then compared to reference measurements performed before ageing, providing insights on the influence of the ageing conditions on the response of the DOFS.

Mobile crowdsensing is an emerging and promising paradigm that has attracted much attention in recent years, especially for environmental monitoring. Coupled with the power of low-cost wireless sensor networks (WSN), it leverages population density to collect extensive data in many applications, such as air pollution and urban heat islands (UHI) monitoring. In fact, air pollution and UHI are one of the main problems that still suffer from a lack of characterization due to the limitations of traditional assessment methods employed in terms of cost, network size, and flexibility. Mobile crowdsensing and WSN aim at filling this gap by enabling large-scale deployments to improve the local knowledge of these phenomena on the one hand, while simultaneously involving the citizens in the process on the other hand. In this thesis, we mainly consider the air quality monitoring application with a mobile crowdsensing approach, while focusing on three main parts: 1) the design of low-cost participatory air quality monitoring systems; 2) the analysis of dense data from low-cost WSNs and their contribution to the fine-grained mapping of air quality; 3) the selection of the participants’ paths in order to improve the knowledge of the phenomenon while taking into account the constraints of travel distance and sensor errors. Through this work, we aim to show the potential of using low-cost WSN coupled with participatory sensing for air quality monitoring. In this vein, we carry out substantial experimental work on the design of a participatory air quality monitoring system from scratch. We provide engineering guidelines regarding the design of low-cost participatory environmental monitoring platforms. Moreover, we conduct extensive validation tests to evaluate the performance of our sensor nodes. In addition, we perform analysis on our sensors’ data and propose a general framework that allows the comparison of different regression and data assimilation strategies, based on numerical simulations and an adequate estimation of simulation and sensing error covariances. We also explore the impact of the sensing rate on the energy consumption and the mapping error. Furthermore, we tackle the problem of route selection in participatory sensing and propose two new approaches that take into account the participants’ constraints and the characteristics of air quality monitoring using low-cost WSN.; La mesure mobile par la foule (aussi appelé mobile crowdsensing) est un paradigme émergent et prometteur qui a attiré beaucoup d’attention ces dernières années, notamment dans le domaine de la surveillance de l’environnement. Couplé à la puissance des réseaux de capteurs sans fil (RCSF) à bas coût, il permet de tirer parti de la densité de la population pour collecter de nombreuses données dans de nombreuses applications, telles que la surveillance de la pollution de l’air et des îlots de chaleur urbains (ICU). En effet, la pollution de l’air et les ICUs sont parmi les principaux problèmes qui souffrent encore d’un manque de caractérisation en raison des limites des méthodes d’évaluation traditionnelles en termes de coût, de taille de réseau et de flexibilité. Le mobile crowdsensing et les RCSFs visent à combler cette lacune en permettant des déploiements à grande échelle afin d’améliorer la connaissance locale du phénomène, tout en impliquant les citoyens dans le processus de suivi de celui-ci. Dans cette thèse, nous considérons l’application de surveillance de la qualité de l’air avec une approche de crowdsensing mobile, tout en nous concentrant sur trois axes principaux : 1) la conception de systèmes de surveillance de la qualité de l’air participatifs et à faible coût ; 2) l’analyse de données denses issues de micro-capteurs à bas coût et leur apport à la cartographie fine de la qualité de l’air ; 3) la sélection des chemins des participants afin d’améliorer la connaissance du phénomène tout en prenant en compte différentes contraintes. À travers ce travail, nous souhaitons montrer le potentiel de l’utilisation de RCSF à faible coût couplé à la mesure participative dans la surveillance de la qualité de l’air. Dans cette optique, nous réalisons un travail expérimental poussé sur la conception d’un système participatif de surveillance de la qualité de l’air. Nous fournissons des recommandations d’ingénierie concernant la conception de plateformes de surveillance environnementale participative à faible coût. En outre, nous effectuons des tests de validation approfondis pour évaluer les performances de nos nœuds de capteurs. De plus, nous analysons les données collectées par nos capteurs et proposons un framework général qui permet de comparer différentes stratégies de régression et d’assimilation de données, à l’aide de simulations numériques et d’une estimation adéquate des covariances des erreurs de simulation et de mesure. Nous explorons également l’impact de la fréquence de mesure sur la consommation d’énergie et l’erreur de cartographie. Enfin, nous nous intéressons au problème de sélection de routes dans le cadre de la mesure participative et proposons deux nouvelles approches qui prennent en compte les contraintes des participants et les caractéristiques de la surveillance de la qualité de l’air à l’aide de RCSF à faible coût.

Significant volumes of cementitious materials are used in the nuclear industry to design nuclear power plants containment facilities or surface storage installations for radioactive waste for example. The increasing volume of radioactive waste produced raises the question of a deep geological disposal facility such as Cigéo (industrial center for geological storage of radioactive waste). This type of facility would require various cementitious materials and the ageing of these materials is a major safety issue. The evolution of the mechanical behavior of cementitious structures is mainly the result of physico-chemical disturbances. Although the majority of reactive mechanisms are now understood in a physico-chemically satisfactory manner, the question of monitoring the chemical evolution of cementitious materials and more specifically, of the pore water, remains a very limited field of research in spite of the primordial stakes that it covers. The pH is indeed a reliable and powerful indicator of the state of deterioration of cementitious material structures and its measurement remains of major interest in the continuous monitoring of concrete aging. The majority of methods developed to measure the high pH of concrete (pH = 10.5-13.5) are destructive methods and standard electrochemical probes are not suited for in situ pH measurement, over long periods of time. With regards to optical probes, some systems have been developed in the literature, but they are not applicable for real-time monitoring of high pH variation (> 13). The research work exposed here relates to the development of a pH optode for in situ measurement in cementitious materials, from the hydration to the material ageing. In order to achieve this, a naphthalimide derivative has been selected and perylene derivatives with amine or guanidine functions have been synthesized in order to obtain fluorescent pH probes. The pH probes photophysical and photochemical properties have been characterized in solution. These novel pH probes have been entrapped or bound to various polymer matrices such as hydrogels (polyvinyl alcohol crosslinked with glutaraldehyde or Hydromed D4), or cellulose in order to obtain robust materials, permeable to water and analytes. These materials response to pH variations has been studied. Finally, an optical bench was designed in order to develop a reliable optical pH measurement tool including an internal reference. pH measurements were carried out on the surface of low-pH cement pastes with a short response time of around 100 s and a ±0.1 pH unit precision. Issues regarding the pore water accessibility of cementitious materials and specific interactions between pH probes and solid matrices has been highlighted and outlooks for in situ pH measurement are discussed., D’importants volumes de matériaux cimentaires sont utilisés dans le secteur de l’industrie nucléaire, pour la conception des enceintes de confinement de réacteurs de centrales ou le stockage de déchets radioactifs en surface par exemple. L’augmentation du volume de déchets radioactifs produits appelle à considérer un scénario de stockage géologique profond des déchets nucléaires avec le projet Cigéo (centre industriel de stockage géologique de déchets radioactifs), dont les infrastructures seraient constituées d’une variété de matériaux cimentaires. L’évolution et le vieillissement de ces matériaux cimentaires, principalement leur durabilité mécanique sous différentes contraintes environnementales correspond à un enjeu de sûreté majeur. L'évolution du comportement mécanique des structures cimentaires est principalement la résultante des perturbations physico-chimiques, dont les mécanismes réactifs sont désormais appréhendés de façon satisfaisante. Cependant, le suivi de l'évolution chimique des matériaux cimentaires et notamment de la solution porale reste un champ de recherche assez peu exploré malgré les enjeux primordiaux qu'il présente. Le pH est en effet un indicateur fiable et puissant de l'état d'altération des structures en matériaux cimentaires et sa mesure demeure d'un intérêt majeur dans le cadre du suivi en continu du vieillissement du béton. La majorité des méthodes de mesure du pH hautement basique du béton (pH = 10,5-13,5) constituent des méthodes destructives et les sondes électrochimiques largement utilisées ne sont pas applicables pour des mesures in situ dans le béton, sur des temps longs. En ce qui concerne les sondes optiques, un certain nombre de systèmes ont été développés dans la littérature, mais ils ne sont pas applicables pour le suivi en temps réel de variation de hauts pH (> 13). Les travaux menés durant cette thèse ont visé à concevoir et tester une optode de pH afin de suivre in situ le vieillissement de matériau cimentaire depuis la prise jusqu'à plusieurs mois/années. Pour ceci, un dérivé naphthalimide a été sélectionné et des dérivés pérylène présentant des fonctions amine ou guanidine ont été synthétisées afin de constituer des sondes de pH fluorescentes. Les propriétés photophysiques et photochimiques des sondes ont été étudiées en solution. Dans un deuxième temps, ces sondes de pH innovantes ont été séquestrées ou greffées sur différentes matrices polymère tels que des hydrogels d’alcool polyvinylique réticulés avec le glutaraldéhyde, un polyuréthane commercial (HydroMed D4) ou la cellulose, afin de constituer un matériau résistant, perméable à l’eau et aux analytes, dont la réponse aux variations de pH a été caractérisée. Enfin un banc optique permettant la mesure du pH a été développé et optimisé afin de constituer un outil de mesure du pH fiable et robuste avec l’inclusion d’une référence interne. Ainsi, le pH de pâtes de ciment bas pH a été mesuré en surface au jeune âge, avec un temps de réponse d’environ 100 s et une précision de ±0,1 unité de pH. Des problématiques d’accessibilité à l’eau porale des matériaux cimentaires et d’interactions spécifiques entre les sondes moléculaires de pH et les matrices solides ont été mises en évidence. Des perspectives pour la mesure du pH in situ sont présentées.

Maintenance and protection of road infrastructures (RIs) are increasingly exposed to natural hazards. This requires an effective risk assessment and mitigation methodologies considering a suitable resilience approach. Accordingly, several research projects focusing on RIs have developed resilience frameworks built on anticipatory, absorptive, restorative, and adaptive capacities. Among these, PANOPTIS conceptual resilience framework deals with scenarios linked to disastrous events based on actual data-driven from sensors (terrestrial and airborne). The main aim of PANOPTIS is minimizing service interruptions and quickly recovering with a holistic approach through an integrated platform with structural and geotechnical simulation tools. This paper presents the use of sensors-based monitoring systems: skid resistance measurements through novel mobile and passive road sensors for road surface; and in-situ measurements by a remote-real-time-automated monitoring of corrosion velocity in steel rebars of reinforced concrete bridge structures. Data collected from sensors are processed using automated algorithms to assess the monitored RI states depending on various alert thresholds of control parameters for each application (e.g., corrosion rate and velocity, ice percentage, road surface friction, etc.). These parameters are integrated in a specific platform provided to support decisions-making owners, in this case RI operators. These RI operational monitoring systems contribute in the assessment of RI resilience, in particular for resilience indicators related to the anticipatory capacity of the system. Monitoring data plays a key role in risk reduction and control strategies against negative impacts of disruptive scenario, and to build resilience improving the continuity of RI service. Besides that, broadened idea of the monitoring on-site data reliability is presented.

International audience; There is currently a proliferation of participatory data collection mechanisms. The objective of this article is to analyze the issues at stake in these practices by examining the capacity of a system to guide collective action in collecting data. This is studied according to the characteristics of the structure of governance of the device, analyzed through the measurement protocol, and its aims. Three participatory devices based on the use of microsensors are compared. We show that the guiding capacity of the device varies according to the situation and is expressed through the data validation process and the purpose of the monitoring carried out by the volunteers, distinguishing, in particular, the data production devices from those intended to involved citizens. Actualmente se observa una multiplicacion de los mecanismos participativos de recopilacion de datos. El objetivo de este articulo es analizar lo que esta en juego en estas practicas, examinando la capacidad de un sistema para orientar la accion colectiva en la recogida de datos. Esto se estudia en funcion de las caracteristicas de la estructura de gobierno del dispositivo, analizadas a traves del protocolo de medicion, y sus objetivos. Se comparan tres dispositivos participativos basados en el uso de microsensores. Demostramos que esta capacidad de orientacion del dispositivo varia segun la situacion y se expresa a traves del proceso de validacion de los datos y de la finalidad del seguimiento realizado por los voluntarios, distinguiendo, en particular, los dispositivos de produccion de datos de los destinados a crear publicos implicados.; Actualmente se observa una multiplicación de los mecanismos participativos de recopilación de datos. El objetivo de este artículo es analizar lo que está en juego en estas prácticas, examinando la capacidad de un sistema para orientar la acción colectiva en la recogida de datos. Esto se estudia en función de las características de la estructura de gobierno del dispositivo, analizadas a través del protocolo de medición, y sus objetivos. Se comparan tres dispositivos participativos basados en el uso de microsensores. Demostramos que esta capacidad de orientación del dispositivo varía según la situación y se expresa a través del proceso de validación de los datos y de la finalidad del seguimiento realizado por los voluntarios, distinguiendo, en particular, los dispositivos de producción de datos de los destinados a crear públicos implicados.; On observe actuellement une multiplication des dispositifs participatifs de collecte des données. L’objectif de cet article est d’analyser les enjeux de ces pratiques en interrogeant la capacité d’un dispositif à orienter l’action collective de collecte. Celle-ci est étudiée en fonction des caractéristiques de la structure de gouvernance du dispositif, analysée à travers le protocole de mesure, et ses finalités. Trois dispositifs participatifs reposant sur l’utilisation de microcapteurs sont comparés. Nous montrons que cette capacité de guidage du dispositif est variable selon les situations et s’exprime à travers le processus de validation des données et l’objet de la surveillance réalisée par les volontaires distinguant, en particulier, les dispositifs de production de données de ceux destinés à impliquer des publics.

Grâce à une technologie innovante, l'architecture NEMS-MS (NanoElectroMechanical System-Mass Spectrometry) est capable de mesurer la masse de nanoparticules d'origines naturelles ou artificielles dans une gamme (MDa-GDa) difficilement accessible en spectrométrie de masse conventionnelle. Sa miniaturisation lui permettrait de s'exporter hors du laboratoire mais nécessite d'adapter la lentille aérodynamique utilisée pour focaliser les particules sur le capteur NEMS. Ce travail présente donc la caractérisation numérique de la lentille du système - validée expérimentalement - et propose une méthode d'optimisation tenant compte des paramètres système (pression, débit) pour sa miniaturisation., Thanks to an innovative technology, the NEMS-MS (NanoElectroMechanical System-Mass Spectrometry) is capable of measuring the mass of natural or artificial nanoparticles in a challenging range for conventional mass spectrometry (MDa-GDa). Its miniaturization would allow performing measurements outside of the laboratory but requires adapting the aerodynamic lens used to focus particles on the NEMS sensor. Thus, this work presents the numerical study of the lens and proposes an optimization method for its miniaturization, considering the system parameters (pressure, flowrate).

A plenoptic sensor enables the capture of a light field : it spatially and angularly samples the light rays coming from a scene, unlike a conventional image sensor which only allows spatial sampling. This offers more possibilities in terms of image processing. For example, one can refocus the image after its acquisition. It is also possible to correct lens' aberrations, or calculate a depth map in a passive way. The angular sampling is achieved by placing multiple sub-pixels under a single microlens of the sensor. This thesis focuses on the case where a microlens covers a patch of 2x2 sub-pixels, called a quad-pixel. This is the evolution of the so-called dual-pixel developped by Canon in 2012, mainly used to drive the autofocus of their cameras. Its object is to link two of the three aspects of the imaging system, the pixels on the one hand, and the image processing on the other hand. The lens used to produce the image on the sensor is not studied here. First, I present simulations at pixel level, mainly using 1.75 microns subpixels. Given the defined metric performance, I present some solutions in order to improve the performance of the pixels. Based on these simulations, I decided to modify a ray tracing renderer in order to take into account the diffraction in microlenses. It then made it possible to generate synthetic images and thus study the image processing algorithms. I show that microlens diffraction tends to degrades the algorithms' performance by studying the case of aberration correction of the main lens. I also present multiple ways to use a quad-pixel, using deep learning techniques and neural networks, such as debayering or diffraction removal. Finally, I present and characterize a quad-pixel prototype made especially for this thesis., Un capteur plénoptique permet de capturer un champ de lumière c'est-à-dire d'échantillonner spatialement et angulairement les rayons lumineux provenant d'une scène, contrairement à un capteur d'image classique qui permet uniquement un échantillonage spatial. Cela offre des possibilités plus poussées en termes de traitement d'images. On peut par exemple refaire la mise au point après la prise de vue, corriger les aberrations de l'objectif, ou calculer une carte de profondeur de manière passive. L'échantillonnage angulaire est produit en plaçant plusieurs sous-pixels sous une même microlentille du capteur. Cette thèse concerne un capteur quad-pixel où une microlentille recouvre un patch de 2x2 sous-pixels. Il s'agit de l'évolution des capteurs "dual-pixels" développés par Canon en 2012, principalement utilisés pour contrôler l'autofocus de leurs appareils photographiques.Elle a pour objectif de tisser des liens entre deux des trois aspects du système d'imagerie, les pixels d'une part, et le traitement de l'images d'autre part. L'optique utilisée pour produire l'image sur le capteur est laissée de coté. Je présente d'abord des simulations au niveau des pixels, principalement en utilisant des sous-pixels de 1.75 microns. A partir du critère de performance défini, je présente des pistes d'amélioration des pixels. En me basant sur ces simulations, j'ai modifié un outil de rendu d'images en lancé de rayons qui permet de prendre en compte la diffraction dans les microlentilles. Je montre que la diffraction due à la microlentille dégrade les performances des algorithmes, je prends pour exemple le cas de la correction des aberrations de l'objectif principal. Cet outil a de plus permis de générer des images puis d'étudier les algorithmes de traitement d'images. Je présente plusieurs pistes d'utilisation d'un quad-pixel à l'aide des techniques d'apprentissage profond et de réseaux de neurones, comme par exemple le dématriçage couleur ou la correction de la diffraction. Enfin, je présente et caractérise un prototype quad-pixel réalisé dans le cadre de cette thèse.

The paper presents a comparison of the concentration methods conventional jig, air jig, and sensor-based sorting to treat construction and demolition waste. All tests were made with concrete, brick, and gypsum particles and the tests aim to separate these materials into different size ranges, depending on the method. The equipment tested, conventional jig, air jig, and sensor-based sorting present good results to concentrate construction and demolition waste particles, with different concentrations and mass recoveries. The results show particularly good mass recoveries and particle concentration for conventional jig, especially for concrete and gypsum particles. Sensor-based sorting should preferably use concentration circuits for best results.

International audience; Nous proposons dans cette étude une méthode de mesure du champ électrique directe dans un IRM 7T. La mesure absolue et vectorielle est effectuée au moyen d'une sonde électrooptique. La sonde utilisée est entièrement diélectrique, amagnétique et ne perturbe pas l'acquisition de l'image.

International audience; Cet article présente une méthode de captation de vibrations à partir de fibre optiques, inspirée des télécommunications optiquesà très haut débit et longue distance. Nous y détaillons le principe du cohérent-MIMO : un capteurà diversité de polarisation avec source laser cohérente, qui permet la captation de phénomènes mécaniques large bande.

International audience; L'objectif de ces travaux est d'utiliser le principe de la conversion électro-optique pour remplacer des câbles coaxiaux en IRM. Cette étude présente une comparaison d'images obtenues par transmission optique ou galvanique du signal, puis les caractéristiques du modulateur utilisé ainsi que celles d'un modulateur sans tension de biais qui permettrait le développement d'un capteur passif à liaison optique avec modulateur embarqué.

ICE Seminar, PARIS, FRANCE, 04-/02/2021 - 04/02/2021; Over the past 15 years, there has been an exponential growth of new technologies for indoor positioning and navigation. Unlike GNSS technology, which has become the leading solution for outdoor positioning, no technology has taken the lead indoors. With the price drop of radio beacons, we see massive deployment of beacons' networks for positioning. Image processing is progressing fast thanks to machine learning techniques that improve the rendering of very low-cost cameras. More and more smart devices embed inertial sensors providing autonomous navigation options. These are only a few of the technologies deployed. Hybridizing technologies to find the best compromise between accuracy, cost and energy consumption is at the heart of ongoing development. The nature of sensors in the infrastructure or smart devices, specific use cases requirements and privacy concerns about geolocated data are all features used to choose the right technologies to hybridize. Adopting a ubiquitous approach that combines dead reckoning and absolute positioning while recognizing the application and environmental context is certainly a strong trend in current developments and research. Given the great diversity of existing positioning systems and ways of presenting their performance, it seems almost impossible to provide a clear comparison of localization performance. The key to this comparison certainly lies in experimental comparative trials, in the same context and on identical scenarios. This approach started several years ago with international positioning competitions. This talk will review main indoor positioning technologies according to several comparison criteria. It will also exploit the results of the 2018 Indoor Positioning Indoor Navigation(IPIN) international competition that took place in a 9'000m² shopping mall (Atlantis) in Nantes (France) where 49 teams competed.

Skid resistance is a significant feature that provides consistent traffic safety management for road pavements. An appropriate level of Skid resistance describes the contribution that the pavement surface makes to tire/road friction, and the surface of the road pavement can reduce vehicle operation cost, traffic accidents, and fatalities, particularly in wet conditions. Wet conditions decrease the level of the skid resistance (pavement friction), and this may lead to serious struggles related to driving on the road pavement (e.g., skidding or hydroplaning), which contributes to higher crash rates. The knowledge of skid resistance is essential to ensure reliable traffic management in transportation systems. Thus, a suitable methodology of skid resistance measurement and the understanding of the characterization of the road pavement are key to allow safe driving conditions. This paper presents a critical review on the current state of the art of the research conducted on skid resistance measurement techniques, taking into account field-based and laboratory-based methodologies, and novel road sensors with regard to various practices of skid resistance, factors influencing the skid resistance, the concept of the minimum skid resistance and thresholds. In conclusion, new trends that are relevant to data collection approaches and innovative procedures to further describe the data treatment are discussed to achieve better understanding, more accurate data interoperability, and proper measurement of skid resistance.

Simultaneous Localization and Mapping is now widely adopted by many applications, and researchers have produced very dense literature on this topic. With the advent of smart devices, embedding cameras, inertial measurement units, visual SLAM (vSLAM), and visual-inertial SLAM (viSLAM) are enabling novel general public applications. In this context, this paper conducts a review of popular SLAM approaches with a focus on vSLAM/viSLAM, both at fundamental and experimental levels. It starts with a structured overview of existing vSLAM and viSLAM designs and continues with a new classification of a dozen main state-of-the-art methods. A chronological survey of viSLAM’s development highlights the historical milestones and presents more recent methods into a classification. Finally, the performance of vSLAM is experimentally assessed for the use case of pedestrian pose estimation with a handheld device in urban environments. The performance of five open-source methods Vins-Mono, ROVIO, ORB-SLAM2, DSO, and LSD-SLAM is compared using the EuRoC MAV dataset and a new visual-inertial dataset corresponding to urban pedestrian navigation. A detailed analysis of the computation results identifies the strengths and weaknesses for each method. Globally, ORB-SLAM2 appears to be the most promising algorithm to address the challenges of urban pedestrian navigation, tested with two datasets.

Open Access book; This book presents the advancements made in applied metrology in the field of Urban Drainage and Storm water Management over the past two decades in scientific research as well as in practical applications. Given the broadness of this subject (measuring principles, uncertainty in data, data validation, data storage and communication, design, maintenance and management of monitoring networks, technical details of sensor technology), the focus is on water quantity and a sound metrological basis. The book offers common ground for academics and practitioners when setting up monitoring projects in urban drainage and storm water management. This will enable an easier exchange of results so as to allow for a faster scientific progress in the field. A second, but equally important goal, is to allow practitioners access to scientific developments and gained experience when it comes to monitoring urban drainage and storm water systems. In-depth descriptions of international case studies covering all aspects discussed in the book are presented, along with self-training exercises and codes available for readers on a companion website. Numerous detailed examples are given in the book, with corresponding open-source codes and training files available to download here. ISBN: 9781789060102 (Paperback) ISBN: 9781789060119 (eBook); La connaissance des niveaux d'eau et des rejets dans les systèmes de drainage urbain et de gestion des eaux pluviales (UDSM) est d'une importance capitale pour comprendre leur fonctionnement et leurs processus, pour évaluer leurs performances et pour fournir des données pour la modélisation. Dans ce chapitre, consacré principalement aux réseaux souterrains d'égouts unitaires et séparatifs, diverses méthodes et technologies sont décrites et discutées. Après une introduction aux aspects importants à prendre en compte lors de la mesure des rejets dans les réseaux d'égouts, les parties suivantes sont présentées successivement : (i) mesure du niveau d'eau à l'aide de règles, de capteurs de pression, d'ultrasons et de radars, (ii) mesure de la vitesse d'écoulement à l'aide de capteurs à ultrasons, Doppler, profileurs de vitesse, à surface libre et électromagnétiques, (iii) mesure directe du débit à l'aide d'appareils pré-calibrés, de modèles à l'échelle physique, de modélisation numérique de la dynamique des fluides et de l'utilisation de stations de pompage, et (iv) détection et/ou mesure de l'infiltration et de l'exfiltration dans les égouts, à l'aide de mesures de débit ou de pression, d'expériences de traçage, de détection de la température distribuée et de méthodes géophysiques.

The use of bicycles is regaining popularity, especially in city centers where they can be used as quickly as cars and reduce carbon footprint. However, in these dense urban environments, navigation methods based on GNSS technologies do not provide sufficient accuracy for cyclist navigation and safety. To mitigate the challenges of indoor-like surroundings, a new positioning algorithm: BIKES (Bicycle Itinerancy Kalman filter with Embedded Sensors) was developed. This extended Kalman filter processes deeply degraded GNSS data to update velocity and position estimates with differential computation approaches working even in degraded environments. GNSS signals are combined with inertial and magnetic data to continuously estimate the trajectory when GNSS is unavailable. BIKES' performance was tested in real-life conditions on a 3 km long path in the city center downtown Nantes and compared to Google Fused Location Provider estimates. A mean positioning error below 1 m with a 0.5 m standard deviation is achieved. These results are 4 times better than the Google solution. This algorithm allows also distinguishing if the cyclist is riding on a bike path, the sidewalk, or the road, which is critical for guidance systems.

The use of radio frequency identification (RFID) technology is gaining in popularity. Contactless payment, transportation cards, or even anti-shop-lifting alarms are daily used examples of this technology. These wireless solutions that store identification data even find their application to replace the barcode label. An RFID tag is placed on an object and store more data that just its model identifier like its serial number, producer, expiry date, ... In industrial field, the cost of these so-called passive tags is reduced by the absence of battery. They generally use the EPC (Electronic Product Code) protocol of generation 2, branded as “RAIN”, which works in UHF band (Ultra High Frequencies). To provide more information on the tagged product, this communication protocol allows tag designers to add several sensing features. Thus, the reading can bring back more information on the state of the spoiling product. Today, many sensing tag solutions designed by academics still exceed regulatory limits imposed by governments in terms of power and/or frequency. Our goal is to propose a solution that is suited to industrial partners needs. To do so, we design a sensing tag whose measurement process is compliant with governmental guidelines and propose a signal conditioning compatible with conventional and standard-compliant UHF RFID readers. In this work, the application targets the field of agri-food logistics. Indeed, the sensor-tag measures a combination of volatile elements released in the closed food packaging and gives indications of the degradation of the food. In collaboration with multiple industrial partners, several validations were conducted in an operational environment., L’utilisation de la technologie d’identification par radiofréquence (RFID) gagne en popularité. Le paiement sans contact, les cartes de transports, ou encore les alarmes anti-vols sont des exemples avec une utilisation quasiment journalière. Ces solutions de stockage d’information d’identification sans fil trouvent même leurs applications pour remplacer le code-barre par une étiquette RFID. En effet, pour une utilisation industrielle, le coût de ces étiquettes dites passives est réduit par l’absence de batterie. Elles utilisent généralement le protocole EPC de génération 2 qui fonctionne en bande UHF (Ultra-Hautes Fréquences). Pour apporter plus d’information sur le produit étiqueté, ce protocole de communication autorise les concepteurs d’étiquette à y adjoindre une fonction capteur. Ainsi, la lecture peut remonter des informations sur l’état du produit. Aujourd’hui encore, beaucoup de solutions d’étiquettes-capteurs conçus par le milieu académique dépassent les limites imposées par les gouvernements en termes de puissance et/ou de fréquence. Notre but est de proposer une solution adaptée au terrain des professionnels. Pour cela, nous avons conçu une étiquette-capteur dont le processus de mesure est conforme aux directives gouvernementales et proposons un conditionnement du signal compatible avec les lecteurs RFID UHF conventionnel et standard. Dans ce travail, l’application cible le domaine de la logistique agro-alimentaire. En effet, l’étiquette-capteur mesure une combinaison d’éléments volatiles libérés dans l’emballage alimentaire fermé donnant alors un état de la dégradation de l’aliment. De concert avec un partenaire industriel, une validation a été menée dans un environnement opérationnel.

Extensive research studies have been conducted in recent years to exploit the complementarity among multisensor (or multimodal) remote sensing data for prominent applications such as land cover mapping. In order to make a step further with respect to previous studies, which investigate multitemporal SAR and optical data or multitemporal/multiscale optical combinations, here, we propose a deep learning framework that simultaneously integrates all these input sources, specifically multitemporal SAR/optical data and fine-scale optical information at their native temporal and spatial resolutions. Our proposal relies on a patch-based multibranch convolutional neural network (CNN) that exploits different per-source encoders to deal with the specificity of the input signals. In addition, we introduce a new self-distillation strategy to boost the per-source analyses and exploit the interplay among the different input sources. This new strategy leverages the final prediction of the multisource framework to guide the learning of the per-source CNN encoders supporting the network to learn from itself. Experiments are carried out on two real-world benchmarks, namely, the Reunion island (a French overseas department) and the Dordogne study site (a southwest department in France), where the annotated reference data were collected under operational constraints (sparsely annotated ground-truth data). Obtained results providing an overall classification accuracy of about 94% (respectively, 88%) on the Reunion island (respectively, the Dordogne) study site highlight the effectiveness of our framework based on CNNs and self-distillation to combine heterogeneous multisensor remote sensing data and confirm the benefit of multimodal analysis for downstream tasks such as land cover mapping.

International audience; An underwater volcanic eruption off the Vava'u island group in Tonga on 7 August 2019 resulted in the creation of floating pumice on the ocean's surface extending over an area of 150 km2. The pumice's far-reaching effects from its origin in the Tonga region to Fiji and the methods of automatic detection using satellite imagery are described, making it possible to track the westward drift of the pumice raft over 43 days. Level 2 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), Sentinel-3 Ocean and Land Color Instrument (OLCI), and Sentinel-3 Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR) imagery of sea surface temperature, chlorophyll-a concentration, quasi-surface (i.e., Rayleigh-corrected) reflectance,and remote sensing reflectance were used to distinguish consolidated and fragmented rafts as well as discolored and mesotrophic waters. The rafts were detected by a 1 to 3.5°C enhancement in the MODIS-derived "sea surface temperature" due to the emissivity difference of the raft material. Large plumes of discolored waters, characterized by higher satellite reflectance/backscattering of particles in the blue than surrounding waters (and corresponding to either submersed pumice or associated white minerals), were associated with the rafts. The discolored waters had relatively lower chlorophyll-a concentration, but this was artificial, resulting from the higher blue/red reflectance ratio caused by the reflective pumice particles. Mesotrophic waters were scarce in the region of the pumice rafts, presumably due to the absence of phytoplanktonic response to a silicium-rich pumice environment in these tropical oligotrophic environments. As beach accumulations around Pacific islands surrounded by coral shoals are a recurrent phenomenon that finds its origin far east in the ocean along the Tongan trench, monitoring the events from space, as demonstrated for the 7 August 2019 eruption, might help mitigate their potential economic impacts.

National audience; Les objets connectés (Internet of Things – IoT) ne sont pas des systèmes qui sont destinés à se connecter directement à Internet mais qui interagissent avec d’autres objets ou avec l’être humain, en Machine-toMachine (M2M), ou via les terminaux communicants que sont les smartphones, les tablettes, les smart TV. C’est un magnifique terrain de jeu qui permet de manipuler les systèmes embarqués (du type Arduino) équipés de capteurs qui interagissent avec un serveur sur le Cloud (manipulation des concepts sur le réseau) et où les données sont récupérées sur des tableaux de bord (développement de logiciel avec une interface graphique homme-machine - IHM).

National audience; Le carrefour aérodigestif coordonne plusieurs fonctions volontaires, spontanées et réflexes, rendant particulièrement complexe la compréhension de son contrôle neurologique et l’interprétation des explorations des troubles fonctionnels impliquant cette région [1]. Peu de travaux ont une approche holistique des fonctions du carrefour, leur intrication devant être compatible avec l’efficacité de chacune d’entre elles [2]. Un dispositif non-invasif permettant d’identifier, quantifier et décrire automatiquement les différents événements survenant au niveau de la gorge s’avèrerait intéressant pour étudier les interactions entre ses fonctions vitales et la gestion de la parole [3]. L’objectif de ce travail est de savoir si un tel système automatique peut identifier les différents bruits de gorge chez un sujet sain. Onze sujets sains (sex-ratio H/F=1,2) ont participé à l’étude, avec un âge moyen de 42,8ans +/-15,7. Nous avons mesuré leur activité motrice cervicale sous forme de fichier audios, et de capteurs vibro-acoustiques montés sur collier cervical, lors de 14 tâches différentes de phonation (voyelle tenue, mot bisyllabique, phrase courte), déglutition (salive, liquide, yaourt), mécanismes de protection (toux, hemmage) et respiration volontaires (respirations forcées), sous contrôle vidéo anonymisé. Les fichiers ont été découpés selon l’ordre des tâches par deux investigateurs différents.Ces segments audios ont permis de modéliser les différents événements par Modèle de Markov Cachés (toolbox HTK [4]). Après une phase d’initiation par Viterbi, une réestimation par Baum-Welch est réalisée. La reconnaissance Viterbi a été effectuée avec une grammaire libre ou contrainte. Les résultats de détection des algorithmes ont été interprétés avec les matrices de confusion, le taux de détections correctes, et la précision qui prend en compte les erreurs d’insertions. Avec une grammaire libre, l’algorithme actuel présente un taux de détections correctes de 83,44% mais une précision moins bonne (- 220,86% du fait du grand nombre d’insertions). Avec une grammaire contrainte, le taux de réponses correctes est affaibli (77,15%) mais la précision améliorée (56,62%). Les événements les mieux détectés sont les déglutitions d’eau, les productions du mot ou de la phrase. La mauvaise précision est liée surtout aux insertions attribuées aux événements spontanées (respiration, déglutition de salive), favorisé par la variabilité inter-investigateur du séquençage des fichiers audios, notamment des événements spontanés. Ces premiers résultats nous encouragent dans le développement de tests standardisés en utilisant une grammaire contrainte. La prise en compte des capteurs de mouvements devrait permettre de renforcer la robustesse de l’algorithme. Disposer de plus d’enregistrements permettrait également d’envisager d’autres méthodes d’apprentissage, par exemple des réseaux profonds récurrents.

Forum Acusticum, LYON, FRANCE, 07-/12/2020 - 11/12/2020; Within the meaning of the European Directive 2002/49/EC, noise assessment relies on the production of strategic noise maps for large cities that are entirely based on numerical simulations. The relevancy of these maps is debatable owing to unquantified uncertainties and to the consideration of a limited number of sound sources. Noise observatories could provide a more complete representation of the sound environments, especially where other kind of sound sources dominates. However, the wide variety of soundscapes from one place to the other requires to rely on a sufficiently high number of devices and consequently to low-cost sensors. The deployment of such sensors for the purpose of environmental noise monitoring is investigated within the framework of the CENSE project that aims at proposing an innovative methodology for producing upgraded noise maps from both simulations and mesurements. A series of innovative noise sensors has been especially designed as part of this research project that are based on MEMS microphones and low consumption microcontrollers, with a cloud connection to central remote servers through a hybrid wireless/wired communication network and power-line communication systems offered by the public lighting network. The designed noise sensors have been qualified under various meteorological conditions in a climate chamber in order to check the potential sensor drift according to both the temperature and relative humidity with a controlled sound load. This communication presents the promising results issued from this experimental campaign and highlights the suitability of the designed sensors for the purpose of environmental noise monitoring.

Color and multispectral image sensors contain several acquisition channels characterized by their spectral responses. On one hand, the choice of these ones influences the functional performance of the sensor by changing its color and spectral accuracy. On the other hand, it affects noise amplification occurring when raw images are processed. This thesis contains a geometrical analysis of this phenomenon and proposes a method to optimize spectral responses.Multispectral images allow to simulate raw acquisitions from theoretical sensors and to test processing steps. Using an acquisition bench, a new dataset has been published containing 22 multispectral images covering the absorption range of silicon (400-1050 nm).Then, I developed a geometrical approach to describe noise amplification based on a graphical representation of signals/noise at raw, spectral and color levels. I concluded that inter-channel correlations are the main cause of the amplification.Based on this geometrical representation, I created a simple decorrelation method respecting positivity constraint, adapted to the computation of theoretical spectral responses. I used this method to compute optimized responses for a color sensor and I extended the principle to multispectral applications.To go further, I used a model of mesopic vision domain to relax colorimetry in a controlled way while increasing signal to noise ratio of the image. Then I showed that the geometrical approach could be extended to other issues like image demosaicing., Les capteurs d'images couleurs et multispectraux contiennent plusieurs canaux d'acquisition caractérisés par des réponses spectrales. Le choix de celles-ci détermine les performances fonctionnelles de l’imageur en agissant sur la qualité de la reconstruction couleur ou spectrale effectuée. Ce choix agit également sur l’amplification du bruit survenant lors du traitement de l'image brute. Cette thèse consiste en une analyse géométrique de ce phénomène et propose une méthode d'optimisation des réponses spectrales.L'exposé contient des simulations réalisées sur des images multispectrales permettant de simuler des acquisitions brutes et de tester des étapes de traitement. Grâce à un banc d’acquisition, une nouvelle base de donnée a été publiée contenant 22 images multispectrales couvrant toute la gamme d’absorption du silicium (400-1050 nm). Ensuite, j’ai développé une approche géométrique permettant de décrire le phénomène d’amplification en se basant sur une représentation graphique des signaux/bruits bruts, spectraux et couleurs. J’ai ainsi conclu que les corrélations entre canaux constituent la principale cause d’amplification.Cette représentation géométrique du problème m’a, ensuite, permis d’élaborer une méthode simple de décorrélation respectant la contrainte de positivité, adaptée au calcul de réponses spectrales théoriques. J'ai alors calculé des réponses spectrales optimisées pour la couleur puis j'ai étendu le principe au cas de l'imagerie multispectrale.Pour aller plus loin, j’ai montré comment utiliser une modélisation du domaine de vision mésopique pour relaxer la colorimétrie de l’image de manière contrôlée en augmentant son rapport signal sur bruit. Enfin j’ai étendu la modélisation géométrique à d’autres problématiques comme celle du dématriçage de l’image.

The growing development of smart objects offers new opportunities for locating the connected traveler. However, tracking the pedestrian's trajectory remains problematic and navigation applications do not propose to track the traveller's trajectory on a multimodal scale autonomously. This work focuses on the implementation of a single solution capable of locating the user according to different travel modes and whatever the environment, using inertial,magnetic and GNSS sensors. In a first step, a new method for locating the cyclist is implemented. GNSS phase measurements are used to correct the velocity vector by time differences and themovement direction is constrained using inertial signals. These elements were used in a second time and adapted to implement a new method of pedestrian localization with a handheld sensor. The PDR approach which is an inertial navigation technique using dead reckoning is parameterized in an extended Kalman filter. An innovative update merging the device attitude estimation and a statistical estimation of the walking direction allows to correct the walking direction prediction and to obtain a consistent and smoothed estimate. GNSS measurements are used to correct the velocity vector, orientation, step length and absolute position. Finally, a multimodal approach is proposed and the management of transitions between the different algorithms, assisted by the use of an innovative sensor, is studied. Multimodal experiments in real conditions are conducted to analyze the performance of the proposed solution.; Le développement croissant d'objets intelligents offre de nouvelles opportunités de localisation du voyageur connecté. Cependant, le suivi de la trajectoire du piéton reste problématique et les applications de navigation ne proposent pas de suivre la trajectoire du voyageur à l'échelle multimodale de façon autonome. Ce travail s'intéresse à la mise en place d'une solution unique capable de localiser l'utilisateur selon différents modes de déplacement et quel que soit l'environnement, à partir de capteurs inertiels, magnétiques et GNSS. Dans un premier temps, une nouvelle méthode de localisation du cycliste est mise en place. Les mesures de phases GNSS sont utilisées pour corriger le vecteur vitesse par différences temporelles et la direction de déplacement est contrainte à l'aide des signaux inertiels. Ces éléments ont été utilisés dans un second temps et adaptés pour mettre en place une nouvelle méthode de localisation du piéton avec un capteur en main. L'approche PDR qui est une technique de navigation inertielle à l'estime est paramétrée dans un filtre de Kalman étendu. Une mise à jour innovante fusionnant l'estimation de l'attitude du boîtier et une estimation statistique de la direction de marche permet de corriger l'estimation du cap de marche et d'obtenir une estimation cohérente et lissée. Les mesures GNSS sont utilisées pour corriger le vecteur vitesse, l'orientation, la longueur de pas et la position absolue. Enfin, une approche multimodale est proposée et la gestion des transitions entre les différents algorithmes, assistée par l'utilisation d'un capteur innovant, est étudiée. Des validations expérimentales multimodales en conditions réelles sont conduites pour analyser les performances d'estimation de la solution proposée.

The growing development of smart objects offers new opportunities for locating the connected traveler. However, tracking the pedestrian's trajectory remains problematic and navigation applications do not propose to track the traveller's trajectory on a multimodal scale autonomously. This work focuses on the implementation of a single solution capable of locating the user according to different travel modes and whatever the environment, using inertial,magnetic and GNSS sensors. In a first step, a new method for locating the cyclist is implemented. GNSS phase measurements are used to correct the velocity vector by time differences and themovement direction is constrained using inertial signals. These elements were used in a second time and adapted to implement a new method of pedestrian localization with a handheld sensor. The PDR approach which is an inertial navigation technique using dead reckoning is parameterized in an extended Kalman filter. An innovative update merging the device attitude estimation and a statistical estimation of the walking direction allows to correct the walking direction prediction and to obtain a consistent and smoothed estimate. GNSS measurements are used to correct the velocity vector, orientation, step length and absolute position. Finally, a multimodal approach is proposed and the management of transitions between the different algorithms, assisted by the use of an innovative sensor, is studied. Multimodal experiments in real conditions are conducted to analyze the performance of the proposed solution., Le développement croissant d'objets intelligents offre de nouvelles opportunités de localisation du voyageur connecté. Cependant, le suivi de la trajectoire du piéton reste problématique et les applications de navigation ne proposent pas de suivre la trajectoire du voyageur à l'échelle multimodale de façon autonome. Ce travail s'intéresse à la mise en place d'une solution unique capable de localiser l'utilisateur selon différents modes de déplacement et quel que soit l'environnement, à partir de capteurs inertiels, magnétiques et GNSS. Dans un premier temps, une nouvelle méthode de localisation du cycliste est mise en place. Les mesures de phases GNSS sont utilisées pour corriger le vecteur vitesse par différences temporelles et la direction de déplacement est contrainte à l'aide des signaux inertiels. Ces éléments ont été utilisés dans un second temps et adaptés pour mettre en place une nouvelle méthode de localisation du piéton avec un capteur en main. L'approche PDR qui est une technique de navigation inertielle à l'estime est paramétrée dans un filtre de Kalman étendu. Une mise à jour innovante fusionnant l'estimation de l'attitude du boîtier et une estimation statistique de la direction de marche permet de corriger l'estimation du cap de marche et d'obtenir une estimation cohérente et lissée. Les mesures GNSS sont utilisées pour corriger le vecteur vitesse, l'orientation, la longueur de pas et la position absolue. Enfin, une approche multimodale est proposée et la gestion des transitions entre les différents algorithmes, assistée par l'utilisation d'un capteur innovant, est étudiée. Des validations expérimentales multimodales en conditions réelles sont conduites pour analyser les performances d'estimation de la solution proposée.

2020 IEEE Intelligent Vehicles Symposium, LAS VEGAS, ETATS-UNIS, 20-/10/2020 - 23/10/2020; Over the last decade, the number of accidents involving Vulnerable Road Users (VRU), i.e. pedestrians, cyclists and motorbike drivers, has not decreased in the same way as accidents between passenger cars have. Cooperative systems based on Vehicle-to-X (V2X) communication make it possible to directly exchange information between VRUs and vehicles and to increase the overall situational awareness beyond the capabilities of on-board ranging sensors. To detect and avoid collisions, vehicles require up-to-date and precise information on the location and trajectory of VRUs. In this paper, we propose a VRU localization system based on Global Navigation Satellite System (GNSS), inertial sensors and ultra-wideband (UWB) round-trip-delay ranging technology. We present an exhaustive measurement campaign comprising pedestrians, cyclists and vehicles performed in an urban setting and show first results on the localization performance for a pedestrian crossing an intersection. In the experiments, the pedestrian inertial system supported by GNSS and UWB ranges is able to achieve 0.65m 1\sigma-position accuracy.

VI Congreso Cuidades Inteligentes, Madrid, ESPAGNE, 15-/09/2020 - 15/09/2020; Le projet PANOPTIS, financé par la Commission européenne dans le cadre du programme H2020, vise à accroître la résilience (capacité d'adaptation) des routes aux conditions météorologiques défavorables, telles que les phénomènes météorologiques extrêmes ou les inondations, et à d'autres événements à risque comme les tremblements de terre ou les glissements de terrain. L'objectif principal du projet est de combiner des scénarios de changement climatique régionalisés (appliqués aux infrastructures), avec des outils de simulation structurels et géotechniques et des données réelles tirées directement des infrastructures routières (ponts, pentes, routes) par un réseau multi-capteurs comprenant des capteurs au sol, des drones et des satellites, afin de fournir aux gestionnaires d'infrastructures de transport un outil de contrôle intégré, capable d'améliorer la gestion des infrastructures dans les phases de planification, de maintenance et d'exploitation. Le projet PANOPTIS a débuté en juin 2018, et pendant la première phase du projet, qui couvre approximativement les deux premières années, toutes les technologies innovantes qui composent l'outil PANOPTIS sont en cours de mise au point. Au cours de la deuxième phase du projet, qui débutera à l'été 2020, ACCIONA Engineering mettra en oeuvre toutes les technologies et méthodologies développées dans la section 2 de l'autoroute A-2, qui est longue de 77,5 km et qui traverse la province de Guadalajara. Il s'agit d'une section de concession d'autoroute de première génération gérée par ACCIONA Concessions et entretenue par ACCIONA Maintenance.

CERN has been using the stretched wire method for many years for the alignment of accelerator components. Capacitive Wire Positioning Systems (WPS) are used to measure transversal offsets with respect to a stretched wire within a sub-micrometric resolution. Temperature and humidity are two knows parameters to influence WPS measurements. The alignment tolerances requested until now did not require these parameters to be considered. Their consideration is now becoming essential to ensure the necessary alignments for the future accelerators. The impact of temperature and humidity on the WPS systems was investigated through tests in climatic chamber.; Le CERN utilise la méthode du fil tendu depuis de longues années pour l’alignement des composants des accélérateurs. Les systèmes de mesure capacitifs WPS (Wire Positioning System) permettent de mesurer, à des résolutions sub-micrométriques, des déplacements selon deux axes orthogonaux par rapport au fil tendu servant de référence. La température et l’humidité sont deux paramètres connus comme ayant une influence sur les mesures WPS. Les tolérances d’alignement demandées jusqu’à présent n’imposaient pas de considérer ces paramètres. Leur prise en compte devient dorénavant indispensable pour garantir les alignements nécessaires aux futurs accélérateurs. Des essais en chambre climatique ont permis d’étudier l’impact de la température et de l’humidité sur les systèmes WPS.

We have developed new and interdisciplinary technology for creating extremely lightweight, diffraction-limited, meta-material-based optical systems with exceptional optical quality and spectacularly lower cost and production time: Live-Mirror. The novelty is to replace classical rigid and heavy optical mirrors with “live” and light dynamic optoelectronic systems consisting of a thin optical glass sheet actively supported by multiple force-actuators/sensors integrated and miniaturized via additive manufacturing and 3D printing. Our breakthrough Live-Mirror features and active shape control with many-degrees-of-freedom force actuators achieved by developing an additive 3D-printing-based technology to apply an optimized electroactive polymer (EAP) systems to a sandwich of thin glass surfaces, thus creating a novel hybrid meta-material with superior stiffness-to-density ratio properties. This thesis describes the development of soft actuators based on modified/doped EAPs, here dubbed terpolymer P(VDF-TrFE-CFE). We will show that this new and Live-Mirror customized terpolymer matrix features an outstanding electromechanical coupling property, particularly when doped with a plasticizer, e.g. diisononyl phthalate (DINP). Here we demonstrate that by optimizing the structured multilayer design, the electromechanical coupling of the modified terpolymer can be enhanced, yielding high dielectric permittivity, low Young modulus, and exceptional dielectric strength. This leads to a large strain response as well as high mechanical energy density under relatively low electric fields according to the electrostriction phenomenon – the main goal of the high-level specifications of Live-Mirror. In addition to a customized terpolymer matrix, the concept of stacked multilayers is demonstrated as a simple and effective technique to boost actuation abilities. Several 3D-printed, proof-of-concept (in the lab) experimental results, which are in good agreement with numerical models, validate the actuator performance with a large electromechanical response. This technology shows feasibility for active optical surface shape control and demonstrates the Live-Mirror optical shape control and correction with only a few degrees-of-freedoms. Such a novel and advanced actuator application via additive manufacturing technology are compliant for ground- and space-based astronomy and communications telescopes as well as many modern electronic devices., Nous avons développé une technologie nouvelle et interdisciplinaire pour créer des systèmes optiques à base de métamatériaux extrêmement légers, limités par la diffraction, avec une qualité optique exceptionnelle et un coût et un temps de production spectaculairement inférieurs : Live-Mirror. La nouveauté est de remplacer les miroirs optiques rigides et lourds classiques par des systèmes optoélectroniques dynamiques « vivants » et légers constitués d'une fine feuille de verre optique activement soutenue par plusieurs actionneurs / capteurs de force intégrés et miniaturisés via la fabrication additive et l'impression 3D. Nos fonctionnalités révolutionnaires Live-Mirror et le contrôle actif de la forme avec des actionneurs de force à plusieurs degrés de liberté obtenus en développant une technologie additive basée sur l'impression 3D pour appliquer un système optimisé de polymère électroactif (EAP) à un sandwich de surfaces de verre minces, ainsi créant un nouveau métamatériau hybride avec des propriétés de rapport rigidité / densité supérieures. Cette thèse décrit le développement d'actionneurs souples à base d'EAP modifiés / dopés, ici appelés terpolymère P (VDF-TrFE-CFE). Nous montrerons que cette nouvelle matrice de terpolymère personnalisée Live-Mirror présente une propriété de couplage électromécanique exceptionnelle, en particulier lorsqu'elle est dopée avec un plastifiant, par ex. phtalate de diisononyle (DINP). Ici, nous démontrons qu'en optimisant la conception multicouche structurée, le couplage électromécanique du terpolymère modifié peut être amélioré, offrant une permittivité diélectrique élevée, un module d'Young faible et une rigidité diélectrique exceptionnelle. Cela conduit à une réponse de déformation importante ainsi qu'à une densité d'énergie mécanique élevée sous des champs électriques relativement faibles selon le phénomène d'électrostriction - l'objectif principal des spécifications de haut niveau de Live-Mirror. En plus d'une matrice de terpolymère personnalisée, le concept de multicouches empilées est démontré comme une technique simple et efficace pour augmenter les capacités d'actionnement. Plusieurs résultats expérimentaux de preuve de concept imprimés en 3D (en laboratoire), qui sont en bon accord avec les modèles numériques, valident les performances de l'actionneur avec une grande réponse électromécanique. Cette technologie montre la faisabilité d'un contrôle actif de la forme de la surface optique et montre le contrôle et la correction de la forme optique Live-Mirror avec seulement quelques degrés de liberté. Une telle application d'actionneur novatrice et avancée via une technologie de fabrication additive est compatible avec les télescopes d'astronomie et de communication basés au sol et dans l'espace ainsi que de nombreux appareils électroniques modernes.

National audience; Cet article présente le contexte et les objectifs du projet ANR nommé Constrained Semantic Webof Things (CoSWoT). CoSWoT a pour objectif de proposer une architecture logicielle distribuée compatibleWoT et embarquée sur des dispositifs contraints. Cette architecture a deux caractéristiques principales :(1) elle utilisera des modèles de connaissances à base de graphes pour déclarer la logique applicative desdispositifs et la sémantique des messages échangés ; (2) les dispositifs auront des capacités de raisonnementafin de répartir les tâches de traitement entre eux. Le développement d’applications WoT sera simplifié :notre plateforme permettra le développement et l’exécution d’applications intelligentes et décentralisées duWoT malgré l’hétérogénéité des dispositifs connectés. La plateforme proposée sera testée sur plusieurs casd’utilisation dans le bâtiment intelligent et en agriculture numérique.

The main drawback of using grid-based representations for SLAM and for global localization is the required exponential computational complexity in terms of the grid size (of the map and the pose maps). The required grid size for modeling the environment surrounding a robot or of a vehicle can be in the order of thousands of millions of cells. For instance, a 2D square-shape space of size 100m × 100m, with a cell size of 10cm is modelled with a grid of 1 million cells. If we include a 2m of height to represent the third dimension, 20 millions of cells are required. Consequently, classical grid-based SLAM and global localization approaches require a parallel computing unit in order to meet the latency imposed by safety standards. Such a computation is usually done over workstations embedding Graphical Processing Units (GPUs) and/or a high-end CPUs. However, autonomous vehicles cannot handle such platforms for cost reason, and certification issues. Also, these platforms require a high power consumption that cannot fit within the limited source of energy available in some robots. Embedded hardware platforms are com- monly used as an alternative solution in automotive applications. These platforms meet the low-cost, low-power and small-space constraints. Moreover, some of them are automotive certified1, following the ISO26262 standard. However, most of them are not equipped with a floating-point unit, which limits the computational performance.The sigma-fusion project team in the LIALP laboratory at CEA-Leti has developed an integer-based perception method suitable for embedded devices. This method builds an occupancy grid via Bayesian fusion using integer arithmetic only, thus its "embeddability" on embedded computing platforms, without floating-point unit. This constitutes the major contribution of the PhD thesis of Tiana Rakotovao [Rakotovao Andriamahefa 2017].The objective of the present PhD thesis is to extend the integer perception framework to SLAM and global localization problems, thus offering solutions “em- beddable” on embedded systems., Le principal inconvénient de l'utilisation de représentations basées sur la grille pour SLAM et pour la localisation globale est la complexité de calcul exponentielle requise en termes de taille de grille (de la carte et des cartes de pose). La taille de grille requise pour modéliser l'environnement entourant un robot ou un véhicule peut être de l'ordre de milliers de millions de cellules. Par exemple, un espace 2D de forme carrée de taille 100 m × 100 m, avec une taille de cellule de 10 cm est modélisé avec une grille de 1 million de cellules. Si nous incluons une hauteur de 2 m pour représenter la troisième dimension, 20 millions de cellules sont nécessaires. Par conséquent, les approches SLAM classiques basées sur une grille et de localisation globale nécessitent une unité de calcul parallèle afin de répondre à la latence imposée par les normes de sécurité. Un tel calcul est généralement effectué sur des postes de travail intégrant des unités de traitement graphique (GPU) et / ou des processeurs haut de gamme. Cependant, les véhicules autonomes ne peuvent pas gérer de telles plateformes pour des raisons de coût et de problèmes de certification. De plus, ces plates-formes nécessitent une consommation d'énergie élevée qui ne peut pas correspondre à la source d'énergie limitée disponible dans certains robots. Les plates-formes matérielles intégrées sont couramment utilisées comme solution alternative dans les applications automobiles. Ces plateformes répondent aux contraintes de faible coût, de faible puissance et de petit espace. De plus, certains d'entre eux sont certifiés automobiles1, suivant la norme ISO26262. Cependant, la plupart d'entre eux ne sont pas équipés d'une unité à virgule flottante, ce qui limite les performances de calcul.L'équipe du projet sigma-fusion du laboratoire LIALP du CEA-Leti a développé une méthode de perception basée sur des nombres entiers adaptée aux appareils embarqués. Cette méthode permet de construire une grille d'occupation via la fusion bayésienne en utilisant uniquement l'arithmétique entière, d'où son "embarquabilité" sur des plateformes informatiques embarquées, sans unité à virgule flottante. Ceci constitue la contribution majeure de la thèse de doctorat de Tiana Rakotovao [Rakotovao Andriamahefa 2017].L'objectif de la présente thèse est d'étendre le cadre de perception des nombres entiers au SLAM et aux problèmes de localisation globale, offrant ainsi des solutions «embarquables» sur les systèmes embarqués.

4th European Conference on Physical Modelling in Geotechnics, LULEA, SUEDE, 15-/03/2020 - 17/03/2020; Résumé étendu. Contenu : Introduction - Model pile - Experimental Set-up - conclusion

National audience; Optical Feedback based sensors are interferometric systems with great compactness self-alignments properties in which the laser source also plays the role of the interferometer and the detector. In this presentation, I expose the numerous results that were obtained these last years, in particular considering applications related to biology or sustainable development.The presented work describes in a first part the modeling of the laser physics under optical feedback conditions that have allowed to improve the sensor responsivity, to better interpret the sensor signal in case of multiple back-scattering sources or to better understand the underlying fringe frequency bandwidth limitation that are specific to such a sensor.An important highlight is made for the presentation of works related to the measurement and characterization of fluid flows, specifically in the context of micro-scale flows (microfluidics), with multiple phase fluids and for the detection of single particle flowing.In a related topic, the contribution to the development of an optical feedback based anemometer in collaboration with the company Epsiline is presented.The latest developments of the optical feedback sensors for imaging in 2D or 3D the propagation of pressure waves are detailed.Eventually, a large part is dedicated to discussion around close future research topics emerging from the presented results and that concern the problematic linked to the laser physics - evolution towards more complex laser sources or with exotic properties of interest for the sensor context - as well as application domains such as flow cytometry, help in the diagnostic of the skin cancers, study of choc waves, etc...; Les capteurs par réinjection optique sont des systèmes interférométriques compacts et auto-alignés dans lesquels la source laser joue le rôle de l’interféromètre et du détecteur. Dans cette présentation, j’expose les différents résultats que nous avons obtenu ces dernières années en particulier sur des sujets ayant trait à la biologie ou à l’environnement.Le travail présenté aborde dans une première partie la modélisation de la physique du laser sous réinjection qui ont permis d’améliorer la sensibilité du capteur, d’interpréter le signal capteur dans le cas de réinjection issue de multiples cibles ou de comprendre les limitations en fréquence des franges interférométriques induite par ce système capteur.Une place importante est donnée à la présentation des travaux effectués dans un contexte de mesure et de caractérisation d’écoulement, en particulier à micro-échelle (écoulement microfluidiques), avec des fluides multiphasiques et pour la détection de particules uniques en écoulement.Sur un sujet connexe, les travaux menés en collaboration avec la société Epsiline pour la réalisation d’un anémomètre par réinjection optique sont également présentés.Les derniers développements des capteurs par réinjection optique pour l’imagerie en 2 ou 3 dimensions de la propagation des ondes de pression sont détaillés.Enfin une large partie est consacrée à la discussion de sujets de recherches futurs issus des résultats présentés et qui concerne autant les problématiques de la physique du laser : évolution vers des sources lasers plus complexes ou ayant des propriétés exotiques intéressantes dans le contexte capteur, que les domaines applicatifs : cytométrie de flux, aide au diagnostic des cancers de la peau, étude d’onde de choc…

Solar roads are transportation infrastructures able both to generate electricity thanks to solar cells placed under a semi-transparent layer and to ensure heavy traffic circulation. In this paper, a novel transparent top layer made of glass aggregates bonded together using a polyurethane glue is presented. The goal is to design a composite material able to support traffic load, guarantee vehicle skid-resistance, allow the passage of sunlight, and protect the solar cells. For this purpose, the authors investigated the effect of different variables (thickness, glue content, and glass aggregate distribution) on the mechanical and optical performances of the material applying the factorial design method. The semi-transparent layer was characterized by performing the three-point bending test and measuring the power loss. Regarding the vehicle friction, experimental tests with the British Pendulum were conducted in order to measure the skid resistance of the surface and compare it with the specifications of a typical road infrastructure. According to the fraction factorial design and the British Pendulum test, the following mixture was developed: 42.8% of 4/6 mm, 42.8% of 2/4 mm, 14.4% of glue in volume, and a thickness of 0.6 cm. The first results are encouraging, and they demonstrate the feasibility of a semi-transparent layer for future applications in full scale.

Developing decision support tools to equip with automated heat detection sensors and use the datafrom the sensors already installed in dairy farms, these were the objectives of this project, managed bythe Institut de l'Elevage. In a context of development of precision livestock farming, it has helped todevelop technical and economic tools to guide the choice of the farmers to invest in heat detectionsensors or not for their herd. In addition, data continuously produced by Medria HeatLive ® sensors,installed in more than 1043 farms, were combined with data from the National Bovine Genetic Information System. The treatment of this database made it possible to access new indicators of heatexpression (amplitude of high activity associated with heat, duration of high activity, area under thecurve of high activity). These indicators are influenced by the breed, parity and production level of cows.They could eventually be used for genetic selection on heat expression.; Développer des outils d’aide à la décision pour s’équiper en détecteurs automatisés des chaleurs ettirer le meilleur parti des capteurs déjà installés dans les élevages laitiers, voilà les objets du projetMARIAGE, piloté par l'Institut de l'Elevage. Dans un contexte de développement de l'élevage deprécision, il a permis d'élaborer des outils techniques et économiques destinés à aiguiller le choix deséleveurs pour équiper ou non leur troupeau en capteurs de détection des chaleurs. Par ailleurs, lesdonnées produites en continu par les capteurs HeatLive ® de Medria, installés dans plus de 1043élevages, ont été combinées aux données du Système National d’Information Génétique bovin. Letraitement de cette base de données a permis de caractériser de nouveaux indicateurs d’expressiondes chaleurs (amplitude de la suractivité associée aux chaleurs, durée de la suractivité, aire sous lacourbe de suractivité). Ces indicateurs sont influencés par la race, la parité et le niveau de productiondes vaches. Il reste à vérifier si ces caractères d'expression des chaleurs pourrait donner lieu àsélection génétique.

The present study investigates the strain response of a Distributed Optical Fiber Sensor (DOFS) bonded to the surface of concrete structures, and aims to identify optimal conditions for crack monitoring. In a first part of the study, a Finite Element Model (FEM) is proposed to describe the strain transfer process between the host structure and the Optical Fiber (OF) core, for a specific configuration where DOFS is sealed in a groove at the concrete surface using a polymeradhesive. This approach showed that decreasing the adhesive stiffness lowers the strain transferred to the DOFS core due to load redistribution over a broader effective length, which may prevent early breakage of the DOFS trumentation, especially during crack monitoring applications. In a second part of the study devoted to experimental investigations, two mechanical tests were carried out, i.e., a compression test on a concrete cylinder and a three-point-bending test on a notched concrete prism. Both specimens were instrumented with DOFS bonded using a selection of polymer adhesives with a broad stiffness range. During mechanical tests, distributed strain measurements were collected with an interrogation unit based on Rayleigh scattering, giving access to continuous strain profiles along the DOFS. These experiments showed that strain measurements of bonded DOFS were consistent with those provided by conventional sensors (strain gauges). They also confirmed that bonding DOFS with soft adhesives allows to mitigate the amplitude of the local strain peak induced in OF core by crack opening in concrete, although adhesives with very low elastic moduli (silicone for instance) tend to reduce DOFS sensibility for early crack detection. In a last part, the FEM approach was generalized to describe the effect of crack opening on the DOFS response. Numerical simulations showed satisfactory agreement with experimental data from the bending test, and allowed to develop a simple analytical expression relating DOFS peak strain to the crack opening. In future works, such model will be helpful to optimize the design of the bonding interface layer (thickness and stiffness) allowing then a tight mechanical coupling between the concrete substrate and the sensing fiber. Keywords: polymer adhesive; Young’s modulus; distributed optical fiber sensor (DOFS); strainmeasurement; finite element modelling; crack opening.

Zero velocity update is a common and efficient approach to bound the accumulated error growth for footmounted inertial navigation system. Thus a robust zero velocity detector (ZVD) for all kinds of locomotion is needed for high accuracy pedestrian navigation systems. In this paper, we investigate twomachine learning-basedZVDs: Histogrambased Gradient Boosting (HGB) and Random Forest (RF), aiming at adapting to different motion types while reducing the computation costs compared to the deep learningbased detectors. A complete data pre-processing procedure, including a feature engineering study and data augmentation techniques, is proposed. A motion classifier based on HGB is used to distinguish ?single support? and ?double float? motions. This concept is different from the traditional locomotion classification (walking, running, stair climbing) since it merges similar motions into the same class. The proposed ZVDs are evaluated with inertial data collected by two subjects over a 1.8 km indoor/outdoor pathwith differentmotions and speeds. The results showthatwithout huge training dataset, these two machine learning-based ZVDs achieve better performances (55 cm positioning accuracy) and lower computational costs than the two deep learning-based Long Short-TermMemory methods (1.21 m positioning accuracy).

La surveillance des structures de génie civil constitue un enjeu majeur et fait encore l'objet de nombreuses recherches. En particulier, les problématiques de coût, de durabilité des capteurs et de fiabilité des mesures restent des aspects fondamentaux à prendre en compte pour toute nouvelle solution d'instrumentation. Les capteurs à fibre optique (FO) rencontrent un intérêt croissant pour l'acquisition de mesures réparties de déformation/température dans les ouvrages en béton armé (BA) et pour le monitoring de structures en général, en raison des avantages offerts en termes de précision, de déport de la mesure sur de longues distances et d'une faible intrusivité par rapport aux capteurs traditionnels. Dans ces applications, des câbles à FO sont généralement collés en parement ou noyés à l'intérieur de la structure en béton. Selon la configuration, ils sont alors exposés aux conditions climatiques ou soumis à l'environnement alcalin de la matrice cimentaire, et leurs caractéristiques physiques/mécaniques peuvent alors évoluer dans le temps sous l'effet des vieillissements. La durabilité des capteurs et la fiabilité des mesures sur le long terme restent encore mal connues dans ces environnements de service complexes, et sont également peu documentées par les fabricants ou dans la littérature. Le travail mené dans cette thèse vise donc à mieux appréhender ces problématiques à travers une vaste étude expérimentale de durabilité en laboratoire, complétée par une étude de terrain sur des corps d'épreuves massifs instrumentés par capteurs à FO. Le premier volet de la thèse propose un programme expérimental complet portant sur des éprouvettes de béton instrumentées par deux câbles à FO du commerce, qui sont exposées à des vieillissements accélérés représentatifs des applications considérées et à un vieillissement naturel sur site extérieur. Des caractérisations mécaniques, physico-chimiques et géométriques de ces échantillons sont alors réalisées à différentes échéances de temps au cours des vieillissements et permettent d'évaluer la durabilité de ces deux câbles à FO pour les deux configurations d'instrumentation possibles (câbles noyés / collés en parement). L'évolution du transfert d'effort du béton vers le coeur de la FO est ensuite évaluée numériquement en intégrant les résultats expérimentaux dans un modèle aux éléments finis simplifié. En parallèle de cette étude de laboratoire, plusieurs blocs de béton du projet ODOBA de l'IRSN, destinés à subir des cycles de vieillissement accéléré pour déclencher les pathologies de gonflement du béton, ont été instrumentés au moyen de câbles à FO noyés et collés en parement. Ce second volet de la thèse vise à démontrer l'aptitude de cette technologie pour la détection et le suivi à long terme des pathologies de gonflement potentiellement rencontrées sur les enceintes de centrales nucléaires (réaction sulfatique interne : RSI, réaction alcali-granulat : RAG et couplage RAG/RSI). Les résultats obtenus contribueront à établir des critères objectifs permettant de choisir l'instrumentation des structures de centrales nucléaires ainsi que des méthodes facilitant l'interprétation des mesures sur le long terme. Structural Health Monitoring is a crucial approach in the framework of maintenance and safety management plans of civil structures and still remains an active field of research and development. In particular, cost effectiveness, durability and measurement reliability remain fundamental issues to be considered for any emerging sensing solution. Optical fiber (OF) sensors have gained interest for collecting distributed strain and temperature measurements in reinforced concrete structures, given the benefits they offer in terms of accuracy, measurement range over long distances and low intrusiveness compared to conventional sensors. In these practical applications, OF cables are usually bonded to the concrete surface or embedded within the concrete medium. Depending on the configuration, OF sensors are thus exposed to weather conditions or subjected to the alkaline environment of the cement matrix, and their physical/mechanical properties may change over time. Under such complex environments, knowledge regarding the long-term durability and the reliability of OF sensors remains very limited, and this topic is only little documented by the manufacturers and in the literature. In this context, the present doctoral work aims to address these issues through a comprehensive durability study conducted in the lab, and through a complementary field investigation on massive concrete blocks instrumented with OF sensors. The first part of this work involves an extensive experimental program on concrete specimens instrumented with two selected commercial OF cables, which are exposed to accelerated ageing conditions representative of actual field applications, and to natural outdoor ageing as well. Mechanical, physico-chemical and geometrical characterizations are then carried out on these specimens at different ageing times to assess the durability of the two OF cables for the two possible configurations (embedded/bonded). Changes occurring during ageing in the strain transfer process from the host concrete structure to the OF core, are finally investigated in a numerical approach based on a simple finite element model, where input parameters are identified from experimental data. In parallel with this laboratory study, several massive concrete blocks of the ODOBA project led by IRSN, that will be subjected to accelerated ageing cycles in order to initiate concrete pathologies, were instrumented with embedded and bonded OF cables. This second part of the doctoral work aimed at demonstrating the effectiveness of this sensing technology to detect and monitor concrete pathologies potentially met on nuclear power plant (delayed ettringite formation: DEF, alkali-silica reaction: ASR and DEF/ASR coupling). Findings of this research will contribute to establish robust criteria for selecting monitoring systems suitable in structures of nuclear power-plants, as well as methods for interpreting in the long term strain measurements provided by OF sensors.

This paper provides a multiple sensor dataset collected by the CyborgLOC team during the intermediate competition of the Challenge MALIN (MAitrise de la localisation INdoor), which is a competition for indoor/outdoor real-time positioning. The sensors, including a GNSS receiver Ublox NEO-M8N, a Realsense D435i stereo camera, three Xsens MTi-300 and one PERSY (PEdestrian Reference SYstem), are mounted on different parts of the subject's body. The PERSY is a foot-mounted positioning device with a tri-axial accelerometer, a tri-axial gyroscope, a tri-axial magnetometer as well as a GNSS receiver Ublox M8T. The two scenarios are designed in a training centre of firefighters CFIS (Fire and Rescue Training Centre) in Blois, France to simulate the situation of firefighters during interventions. With total distances around 2 km for each scenario, the travelled trajectories passed through challenging environments including indoor, outdoor, urban canyon. The indoor part contains different stair levels, from the underground up to the 6th floor. The travel modes are vehicles and pedestrians. Several classical activities of firefighters are realized such as walking, running, stair-climbing, side-walking, crawling, passing above/below obstacles, carrying a stretcher, ladder climbing, etc. High accurate ground truth of stationary points and enclosing volumes are provided by the organizers of the competition, i.e., the Directorate General of Armaments (DGA: Direction Generale de l'Armement). Provided with raw data, they allow the evaluation of the positioning performances. This dataset is available on the data repository https://doi.org/10.5281/zenodo.4290789 .

In this thesis, we address two target tracking problems and a search problem, using sensors. The first contribution is an extension of a previous work on target tracking, where the target trajectories are estimated under temporal uncertainty. A robust schedule for cases with more than one target, data transfer to a base station and energetic considerations is computed. A dynamic method is introduced as a second contribution to detect deviations and take online actions when the robust schedule is no longer feasible. It offers dynamic performance guarantees measured by a dynamic stability radius. The third contribution is related to the search problem, where an extension of the planning of the search effort is proposed,but where traveling costs are taken into account. The proposed approach builds a solution step-by-step using a linear approximation of the objective function. The contributions to the three problems addressed in this thesis are tested on numerous instances., Dans cette thèse, nous abordons deux problèmes de suivi de cibles mobiles et un problème de recherche de cible à l’aide d’un réseau de capteurs. La première contribution est une extension des travaux précédents dans le domaine de la recherche d’un ordonnancement robuste permettant le suivi de cibles mobiles avec un réseau de capteurs sous incertitude temporelle. La nouvelle méthode proposée prend en compte le cas multicibles, le transfert des données et des considérations énergétiques. La seconde contribution est une méthode dynamique pour réagir aux déviations que l’ordonnancement robuste ne couvre pas. La troisième contribution de cette thèse relative au problème de recherche de cible, qui généralise un problème de planification de l’effort de recherche, en tenant compte de coûts de déplacement, ce qui donne lieu à un problème plus réaliste et plus général. La méthode de résolution proposée construit une solution à l’aide d’une approximation linéaire de la fonction objectif. Les contributions aux trois problèmes abordés dans cette thèse ont été testées sur de nombreuses instances.

Pedestrian navigation with handheld sensors is still particularly complex. Pedestrian Dead Reckoning method is generally used, but the estimation of the walking direction remains problematic because the device's pointing direction does not always correspond to the walking direction. To overcome this difficulty, it is possible to use gait modeling based approaches. But, these methods suffer from sporadic erroneous estimates and their accumulation over time. The HEAD (smootH Estimation of wAlking Direction) filter uses WAISS and MAGYQ angular estimates as observations to correct the walking direction and to obtain more robust and smooth results. TDCP updates are applied to constrain the walking direction estimation error while pseudo-ranges directly update the position. HEAD is tested by 5 subjects over 21 indoor/outdoor acquisitions (between 720 m and 1.3 km). A 54% improvement is achieved thanks to the fusion in texting mode. The median obtained angular error is 5.5 degrees in texting mode and 12 degrees in pocket mode.

Magnetic sensors based on the Giant Magnetoresistance (GMR) effect have a good sensitivity with a resistance which is proportional to the external magnetic field. In addition, they are sensitive at small scale (a few microns), at room temperature and along a unique axis of sensitivity. Thus, they are good candidates to measure the magnetic fields generated by the electrical activity of neurons at local scale like action potentials which have an amplitude expected between 10 and 100 pT at 1 kHz. As GMR sensors have a limit of detection (LOD) in the nT range at low frequency, several studies were conducted, including on the size and composition of the GMR sensor, to improve it. A probe that implements GMR sensors to conduct in-vivo experiments, called magnetrode, was also optimized in two ways. First, the tip thickness is reduced to decrease its invasiveness. Second, several GMR sensors are embedded on the magnetrode and in particular for 2D measurements. The optimized magnetrodes were then used for in-vivo recordings on rodents. They keep a limit of detection of 1 nT around 1 kHz for an increased stability which enables the reduction of the noise level of in-vivo experiments thanks to an averaging over a large number of events. In addition, a magnetrode for 2D measurements was developed. Finally, GMR sensors at the state of the art are implemented on a magnetrode with a tip thickness decreased down to 25 µm. Magnetrodes are able to detect in-vivo a magnetic signal with an amplitude around 250 pT., L’effet de magnétorésistance géante (GMR) permet de fabriquer des capteurs magnétiques avec une bonne sensibilité dont la résistance est proportionnelle au champ magnétique. De plus, ils sont sensibles à petite taille (quelques microns), à température ambiante et selon une direction de sensibilité unique. Ce sont donc des capteurs intéressants pour mesurer les champs magnétiques générés par l’activité électrique des neurones à l’échelle locale, comme les potentiels d’action, dont l’amplitude est attendue entre 10 et 100 pT à 1 kHz. Comme les capteurs GMR ont une limite de détection (LOD) de l‘ordre du nT à basse fréquence, plusieurs études ont été menées, notamment sur la taille et la composition du capteur GMR pour l’améliorer. La sonde qui implémente ces capteurs pour les mesures in-vivo, appelée magnétrode, a également été optimisée selon deux axes particuliers : sa pointe est affinée pour en limiter l’invasivité d’une part et intègre plusieurs capteurs GMR qui peuvent notamment réaliser des mesures en 2D d’autre part. Ces magnétrodes ont ainsi été appliquées à la mesure in-vivo sur des rongeurs. Les sondes ainsi développées et optimisées conservent une LOD de 1 nT autour de 1 kHz et ont gagné en stabilité ce qui a permis de réduire le niveau de bruit pendant les expériences in-vivo en moyennant sur un nombre important d’évènements. De plus, une magnétrode permettant de mesurer un champ magnétique en 2D a été développée. Enfin, les capteurs GMR sont à l’état de l’art sur une magnétrode dont la pointe a été affinée pour une épaisseur finale de 25 µm. Les sondes réalisées permettent de mesurer in-vivo des signaux magnétiques d’une amplitude de l’ordre de 250 pT.

Total knee arthroplasty (TKA) is an effective treatment for severe osteoarthritis. Despite good survival rates, up to 20% of TKA patients remain dissatisfied. Recently, promising new technologies have been developed in knee arthroplasty, and could improve the functional outcomes. The aim of this paper was to present some new technologies in TKA, their current concepts, their advantages, and limitations. The patient-specific instrumentations can allow an improvement of implant positioning and limb alignment, but no difference is found for functional outcomes. The customized implants are conceived to reproduce the native knee anatomy and to reproduce its biomechanics. The sensors have to aim to give objective data on ligaments balancing during TKA. Few studies are published on the results at mid-term of these two devices currently. The accelerometers are smart tools developed to improve the TKA alignment. Their benefits remain yet controversial. The robotic-assisted systems allow an accurate and reproducible bone preparation due to a robotic interface, with a 3D surgical planning, based on preoperative 3D imaging or not. This promising system, nevertheless, has some limits. The new technologies in TKA are very attractive and have constantly evolved. Nevertheless, some limitations persist and could be improved by artificial intelligence and predictive modeling.

Scour is a hydraulic risk threatening the stability of bridges in fluvial and coastal areas. Therefore, developing permanent and real-time monitoring techniques is crucial. Recent advances in strain measurements using fiber optic sensors allow new opportunities for scour monitoring. In this study, the innovative optical frequency domain reflectometry (OFDR) was used to evaluate the effect of scour by performing distributed strain measurements along a rod under static lateral loads. An analytical analysis based on the Winkler model of the soil was carefully established and used to evaluate the accuracy of the fiber optic sensors and helped interpret the measurements results. Dynamic tests were also performed and results from static and dynamic tests were compared using an equivalent cantilever model.; L'affouillement est un risque hydraulique menaçant la stabilité des ponts dans les zones fluviales et côtières. Par conséquent, le développement de techniques de surveillance permanentes et en temps réel est crucial. Avancées récentes dans les mesures de déformation à l'aide de capteurs à fibres optiques offrent de nouvelles opportunités pour la surveillance de l'affouillement. Dans cette étude, la réflectométrie innovante du domaine fréquentiel optique (OFDR) a été utilisée pour évaluer l'effet de l'affouillement en effectuant des mesures de déformation réparties le long d'une tige sous des charges latérales statiques.Une analyse analytique basée sur le modèle Winkler du sol a été soigneusement établie et utilisée pour évaluer la précision des capteurs à fibre optique et aider à interpréter les résultats des mesures.Des tests dynamiques ont également été effectués et les résultats des tests statiques et dynamiques ont été comparés en utilisant un modèle en porte-à-faux équivalent.