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In the context of mobile robotics, this work reports research addressing scene understanding using embedded multi-modal perception systems. Scene understanding remains a complex problem, essential for high society impact applications such as Intelligent Transportation Systems, involving in particular ADAS and Autonomous Vehicles. Results and outlook based on the conducted research are detailed and structured following two research perspectives., Dans le domaine de la robotique mobile, mes travaux de recherche portent sur l’analyse de scènes dynamiques par des systèmes de perception multimodale embarqués. Ceci demeure un verrou scientifique complexe, mais essentiel pour des applications avec un fort impact sociétal telles que les systèmes de transport intelligents où se situent les systèmes d’assistance à la conduite et les voitures à conduite automatisée. Une synthèse et des perspectives structurées sur deux axes thématiques sont présentés.

International audience; (Com. 16 mars 2022, no 20-22.000, inédit)

The goal of SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) is to estimate the trajectory of a moving camera while building a map of its environment. Classical algorithm usually build a purely geometrical and homogeneous map, thus there is a semantic gap between the internal representation and the real world in which the system is evolving. Our goal in this manuscript is to build a SLAM system that can harness semantic information to push forward the limits of SLAM. To this end, we first propose a light neural network to estimate the pose of objects in the scene. Objects can serve as high level landmarks for a SLAM system, improving camera pose and adding information into the map. This network however has to be trained for specific objects. We then propose a SLAM system that can create clusters of 3D points corresponding to generic objects in the scene. With some a priori knowledge about object classes we can estimate their geometry in real time to improve both the map and camera pose estimation. Finally we propose new SLAM able to robustly estimate camera pose in dynamic scenes and to estimate the trajectories of all moving objects in the scene. A priori knowledge allows us to constrain the movement of objects to be plausible with respect to the structure of the world. We also propose to improve object tracking by injecting LiDAR data into our SLAM system.; Le but du SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) est d'estimer la trajectoire d'une caméra en mouvement tout en cartograhiant l'espace. Les algorithmes classiques construisent généralement une cartographie purement géométrique et homogène, ainsi il y a un écart sémantique entre la représentation interne du SLAM et le monde réel dans lequel le système évolue. Notre but dans ce manuscrit est de construire un système de SLAM pouvant exploiter l'information sémantique pour repousser les limites du SLAM. Dans ce but nous proposons un réseau de neurones léger pour estimer la pose d'objets dans la scène. Les objets peuvent servir de repères haut niveau pour un SLAM, améliorant la pose de la caméra et ajoutant de l'information dans la cartographie. Puis nous proposons un SLAM capable de créer des groupes de points 3D correspondant à des objets génériques dans la scène. En utilisant une connaissance a priori sur la classe des objets nous pouvons estimer leur géométrie pour améliorer la cartographie et la pose de la caméra. Enfin, nous proposons un SLAM capable d'estimer la pose de la caméra dans des scène dynamiques tout en estimant la trajectoire de tous les objets dans la scène. Un a priori sur les objets nous permet de contraindre leur mouvement afin qu'il soit cohérent avec la structure du monde. Nous proposons également d'améliorer le suivi des objets en injectant des données LiDAR dans notre SLAM.

International audience; This paper presents a multifunctional, battery-free tag combining Bluetooth Low Energy (BLE) and Ultra-Wideband (UWB) technology powered by the far-field wireless power transmission technique. The proposed tag, with a size of 9 x 8 cm², can be used for asset tracking via UWB at a center frequency of 4 GHz or for wireless temperature and humidity monitoring via BLE at 2.45 GHz. The tag is powered by a highly efficient radiofrequency (RF) energy harvesting (EH) solution at 868 MHz. The proposed solution has been optimized for low power consumption of 5-15 µJ (for a single UWB transmission) and can provide reliable performance in terms of data sensing and geolocation at a low ambient power density. The electronic module that includes the features of the energy harvester (rectifier) and the UWB transceiver was previously developed by Uwinloc. Simulation results for both antennas (UWB and RF EH) were presented. The transmission rate in BLE and UWB configuration was also evaluated as a function of the EIRP power level.

This thesis focuses on the development of a mathematical model and optimization algorithms for the design of a supply chain integrating financial dimensions. We propose a capacitated, multi-period, single-echelon, single-product model. The objective function to be maximized is the firm's value, represented by its Adjusted Present Value (APV). The decision binary variables are related to the location of logistics facilities; the continuous variables concern product flows and debt planning. The mathematical model is first evaluated by solving a set of generated instances using a state-of-the-art solver. We propose a sequential approach, consisting in optimizing the logistic variables first, then the financial variables. Then, we propose an optimization procedure based on the Large Neighborhood Search (LNS) metaheuristic to solve larger instances. Finally, consider the logistic and financial dimensions as two independent objectives. The multi-directional local search (MDLS) is employed to solve the bi-objective model by embedding the LNS into that framework. Extensive numerical experiments assess the relevance of our model and compare the performance of our algorithms to those of the solver.; Cette thèse porte sur le développement d'un modèle mathématique et d'algorithmes pour optimiser la conception de chaîne logistiques, en intégrant des dimensions financières. Nous proposons un modèle multi-périodique, avec contraintes de capacité, sur un réseau à un échelon et avec un produit unique. L'objectif est de maximiser la valeur présente ajustée (APV) de l'entreprise. Les variables de décision binaires sont liées à la localisation des sites logistiques ; les variables continues concernent les flux de marchandises et la planification de la dette. Le modèle mathématique est tout d'abord évalué en résolvant, à l'aide d'un solveur, un ensemble d'instances générées aléatoirement. Nous proposons une approche séquentielle, consistant à optimiser d'abord les variables logistiques, puis les variables financières. Nous décrivons ensuite une métaheuristique de Recherche à Voisinage Large (LNS) pour résoudre des instances de plus grande taille. Enfin, nous considérons le cas où les dimensions logistiques et financières comme deux objectifs indépendants. Nous proposons un algorithme de type Multidirectional local search, utilisant le LNS comme algorithme mono-objectif. Des expériences numériques approfondies évaluent la pertinence de notre modèle et comparent les performances de nos algorithmes à celles du solveur.

International audience

There is an industry that works in the shadows, at the ends of audiovisual production, that not a lot of people know. However, millions of viewers can hear them at the cinema, on their TV sets, or through their computer screens. This industry is the French dubbing industry. I wanted to bring thissubject to light, and talk about those unfairly criticized actors and technicians.To do so, I wanted to talk about the adaptations of cultural elements, dear to some countries and languages, to see the difficulties that each member of the dubbing team can meet. I had the pleasure to meet with translators, actors and voice directors, to see each and everyone's struggles toadapt what they work on.I observed English and Japanese films and series that had different choices to make in order to adapt them to the French language. From Monty Python films (1975-83) to Great Teacher Onizuka (1999 - 2000), with What We Do In The Shadows (2014) on the way, I talk about humor, the hardestcultural element to adapt. What makes those works of art so hard to adapt, and how do you break their language barriers?; Il existe toute une industrie qui fonctionne au bout de la chaîne audiovisuelle, et des métiers de l'ombre que très peu connaissent. Pourtant, des millions de spectateurs vont les entendre au cinéma, à la télévision ou sur leurs écrans d'ordinateurs. Ce monde-là, c'est le monde du doublage français. J'ai voulu mettre de la lumière sur ce sujet, et parler d'acteurs du milieu injustement critiqués à mon sens.Pour cela, j'ai souhaité parler de l'adaptation des éléments culturels, propres à certains pays et à certaines langues, et voir les difficultés que l'équipe de doublage peut rencontrer. J'ai pu m'entretenir avec des adaptateurs, des comédiens et des directeurs artistiques, afin de voir les particularités, inhérentes de chaque métier, à ces œuvres venus d'ailleurs.J'ai observé l'adaptation d’œuvres anglaises et japonaises bien précises, qui ont des choix d'adaptation qui leur sont propres. Des films des Monty Python (1975-83) à Great Teacher Onizuka (1999 - 2000), en passant par Vampires en toute intimité (2014), je parle de l'humour, l'élément culturel le plus dur à adapter.

On a tactile surface, providing vibrotactile feedback improves interaction. Doing so in a localized manner allows for a more natural multi-finger exploration of these surfaces. While the propagation of vibrations generally prevents this localization, in this thesis we present technical solutions to spatially localize vibratory stimuli on continuous surfaces. Taking a route opposite to control-based approaches, we propose three methods where each actuator provides a stimulus confined to its actuation area. By adjusting the geometry of the propagation medium and the boundary conditions, we show that waveguides constitute high-pass filters allowing localized vibrotactile stimulation on thin and narrow plates. The extension of the method to larger surfaces was made possible by the use of periodic supports that also provide frequency band gaps. Seeking a complete haptic experience, in addition to normal force modulation, lateral force modulation was provided by friction modulation. This was achieved through an interference phenomenon occurring in so-called non-radiating ultrasonic frequencies involved by the mechanical bonding of a piezoelectric actuator to a plate. The extension to an actuator array was then achieved by creating a triangular electrode array. By feeding sets of triangles to form hexagonal piezoelectric actuators, localized friction modulation was found to be possible on an OLED display.; Sur une surface tactile, fournir un retour vibrotactile améliore l'interaction. Le faire de manière localisée permet une exploration multi-doigts plus naturelle de ces surfaces. Alors que la propagation des vibrations empêche généralement cette localisation, nous présentons dans cette thèse des solutions techniques pour localiser spatialement les stimuli vibratoires sur des supports continus. En prenant une voie opposée aux approches basées sur du contrôle, nous proposons trois méthodes où chaque actionneur fournit un stimulus confiné dans sa zone d'actionnement. En ajustant la géométrie du milieu de propagation et les conditions aux limites, nous montrons que les guides d'ondes constituent des passe-hauts en fréquence permettant une stimulation vibrotactile localisée sur des plaques minces et étroites. L'extension de la méthode à des surfaces plus larges a été rendue possible grâce à l'utilisation de supports périodiques qui fournissent également des bandes interdites en fréquence. Cherchant une expérience haptique complète, il a été fourni, en plus de la modulation de la force normale, une modulation de la force latérale par la modulation de la friction. Ceci a été réalisé grâce à un phénomène d'interférence apparaissant dans les fréquences ultrasonores, dites non-rayonnantes, impliquées par le couplage mécanique d'un actionneur piézoélectrique sur une plaque. L'extension à une matrice d'actionneur a ensuite été réalisée en créant un réseau d'électrodes triangulaires. En alimentant des ensembles de triangles pour former des actionneurs piézoélectriques hexagonaux, une modulation de friction localisée s'est avérée possible sur un écran OLED.

The objective of this thesis, funded as a CIFRE contract with STMicroelectronics Crolles, is to develop methodologies and decision support tools that allow the efficient management of production flows in the Crolles300 plant by detecting, as early as possible, any slowdowns or even delays in an automated production line for all products. In this work, we first describe how semiconductor factories operate, how planning is performed on complex production lines and how planning softwares actually create production plans. This industrial business is subject to a strong variability and the analysis of this variability has led us to assert that the detection of time drifts between the real production flow and the plan could be only achieved by comparing flows at the elementary operational level of the production line. To solve this problem, we propose to define a set of formal model-based diagnostic methods over systems that can modeled as Timed Event Graph (TEG) in order to detect and localize time drifts. TEGs are a subclass of time Petri nets that graphically represent (max,+)-linear systems. Two detection methods are then proposed. The first one is based on (max,+) observers that estimate the current state of the system facing time disturbances. This method can also be used to localize time drifts in (max,+)-linear systems. The second proposed method applies to linear (max,+)-systems with bounded uncertain time, i.e. systems whose waiting time in state is no longer punctual but belongs to a time interval. Finally, the use of both methods is illustrated on an example using real data from the production line., L’objectif de cette thèse en contrat CIFRE avec STMicroelectronics Crolles est de développer des méthodologies et des outils d’aide à la décision permettant de gérer efficacement les flux de production de l'usine Crolles300 en détectant au plus tôt les ralentissements voire les retards d’une ligne automatisée de production sur l’ensemble des produits. Dans ces travaux, on décrit dans un premier temps le fonctionnement des usines de semi-conducteurs, les principes de planification sur des chaînes de production complexes et en particulier le fonctionnement des outils de planification. Ce contexte industriel est sujet à une forte variabilité et son analyse a permis d’identifier que la détection des retards entre la production et la planification ne pouvait se faire par comparaison qu’au niveau élémentaire des opérations sur la chaîne de production. Pour résoudre ce problème, on propose de définir un ensemble de méthodes formelles de diagnostic à base de modèle en s’appuyant sur la modélisation du système à l’aide du formalisme des Graphes d’Événements Temporisés (GET) en vue de détecter et de localiser des dérives temporelles. Les GET sont une sous-classe des réseaux de Petri temporels qui permet de représenter graphiquement des systèmes (max,+)-linéaires. Deux méthodes de détection sont proposées. La première est définie à l’aide d’observateurs (max,+) permettant d’estimer l’état courant du système faisant face à des perturbations. Cette méthode peut également être exploitée pour localiser la dérive temporelle dans le système (max,+)-linéaire. La seconde méthode proposée s’applique sur des systèmes (max,+) linéaires à temps incertain borné, c’est-à-dire des systèmes dont les temps d’attente dans les états ne sont plus fixes mais appartenant à des intervalles. Enfin, l’utilisation de ces deux méthodes est illustrée sur un exemple en s’appuyant sur des données réelles de la chaîne de production.

Passive imaging by noise correlation represents one of the leading techniques in physical acoustics allowing detection with low material resources. This Habilitation à Diriger des Recherches is largely based on the continuity of the initiated works done within the framework of the ANR PASNI project based on the application of this method to locate defects in reverberating plates using a sesnors array: 1 ) development of a model for evaluating the quality of GF reconstruction, 2) identification of noise sources, 3) development of nonlinear secondary sources for the translation of low-frequency ambient noise into high-frequency components, and 4 ) passive estimation of the defect scattering cross-section. We then focused on baseline-free detection by exploiting contact nonlinearities with repetitive probing on the defect position (pump-probe method, ANR PANSCAN project). Correlation methods of ultrasonic coda have also been exploited for the control of materials (velocity change, corrosion detection within the framework of the European project SOCORRO). Finally, we were interested in, on the one hand, extending the high-frequency approach for the characterization of small-scale structures within the framework of the ANR DACLOS project, and on the other hand, in the innovative algorithmic aspects using guided waves for embeded SHM systems., Ce mémoire d'habilitation à diriger des recherches fournit une vue d'ensemble sur mes activités de recherche, d'enseignement, et de responsabilités pédagogiques et institutionnelles, depuis mon recrutement en tant que Maître de Conférences en Acoustique à l'université polytechnique des Hauts de France, en 2017. L'imagerie passive par corrélation de bruit ambiant représente aujourd'hui une des techniques de pointe de l'acoustique physique permettant une détection à partir de faibles ressources matérielles. Ce manuscrit d’habilitation à Diriger des Recherches repose, en grande partie, sur la continuité des travaux initiés dans le cadre du projet ANR PASNI sur l'application de cette méthode pour localiser des défauts dans des plaques réverbérantes avec un réseau de capteurs: 1) développement d'un modèle d'évaluation de la qualité de reconstruction des fonctions de Green, 2) identification des zones de bruit, 3) développement de sources secondaires non linéaires pour la translation du bruit ambiant basses fréquences en composantes hautes fréquences, et 4) estimation passive des sections de diffusions des défauts. Nous nous sommes intéressés par la suite à la détection sans référence en exploitant les nonlinéarités de contact avec un sondage répétitif sur la position de défaut (méthode pompe-sonde, projet ANR PANSCAN). On a également exploité les méthodes de corrélation de coda ultrasonore pour le contrôle de matériaux (changement de vitesse, et corrosion dans le cadre du projet européen SOCORRO). Enfin, nous nous sommes intéressés à, d'une part, étendre l'approche à hautes fréquences pour la caractérisation de structures petite échelle dans le cadre du projet ANR DACLOS, et d'autre part, aux aspects algorithmiques innovants par ondes guidées pour le contrôle santé intégré embarqué.

International audience; Based on the case of India, this article examines Netflix's localization strategy and its implications in the organization of the local audiovisual sector. The aim is to better understand how one of the most powerful transnational audiovisual platforms is scaled from international to local, how it participates to several socio-economic and cultural reconfigurations, as well as its limits. More broadly, the article proposes to contribute to recent researches in geography on the articulation between digital platforms and territories. The methodology relies on a qualitative approach combining the study of documents produced by public and private actors from the audiovisual sector, semi-structured interviews conducted in India between 2018 and 2019 and the analysis of information (editorial and technical choices) and content collected on the platform.; A partir du cas de l'Inde, cet article propose d'étudier les stratégies de localisation de Netflix et leurs implications dans l'organisation du secteur audiovisuel local. L'objectif est de mieux comprendre comment l'activité de l'une des plus puissantes plateformes audiovisuelles transnationales est déployée à l'échelle locale, la façon dont elle concourt à un certain nombre de reconfigurations dans les dynamiques socio-économiques et culturelles locales, ainsi que ses limites. Plus largement, l'article propose de contribuer aux recherches récentes en géographie sur l'articulation entre plateformes numériques et territoires. Il s'appuie sur une méthodologie qualitative associant l'étude de documents produits par des acteurs publics et privés du secteur audiovisuel, des entretiens semi-directifs menés en Inde entre 2018 et 2019 et l'analyse d'informations (choix éditoriaux, techniques) et de contenus recueillis sur la plateforme.

New technologies exploiting digital information acquisition by radio frequency techniques are now commonly used in various practical fields. They are most often used to measure a variety of physical variables such as temperature, humidity, speed, etc. and are gathered under the name of Wireless Sensor Networks “WSN”. For this variant of applications, the accurate location of connected sensor nodes remains an important issue for researchers and industrial applications. Indeed, existing localization algorithms can be classified into two categories known as « range-based » and « range-free ». Range-based localization systems are characterized by major drawbacks. The first one is the cost of the additional hardware required to measure the distances between the sensor nodes. The other disadvantage concerns the accuracy of the measurements, which can vary according to several parameters related to the nature of the network and the environment: humidity, electromagnetic noise, obstacles, etc. In practice, range-free WSN exploits the notions of connectivity and hop count between inter-nodes to effectively avoid these two drawbacks. Indeed, the fixed nodes of the sensor network whose positions are known are called « anchors ». The other nodes subject to localization process with unknown positions are called « normal nodes ». To estimate their positions, these normal nodes first collect connectivity information from the network as well as the positions of the anchors, and then compute their own positions without the addition of extra hardware for distance measurement and evaluation. Range-free WSN can therefore be adapted to any type of wireless transmission.The objective of this thesis is to perform a study on the localization problem in wireless sensor networks as well as the different tools used for the « range-free » family. The points of study are located at the level of the localization algorithm of type « Dv-hops » and the proposal of a new technique of improvement of the localization precision via the machine learning tools known as "Smart Computing" based "Extreme Learning Machine (ELM)" as well as the implementation of the model of the localization on an FPGA hardware reconfigurable architecture. The thesis is organized as follows: Firstly, we present the different advances in wireless sensor networks and their recent applications in the emerging domains of "IoT" and "Industry 4.0". Secondly, we describe the methodology adopted for localization in range-free wireless sensor networks. Indeed, the multi-layer Extreme Learning Machine is proposed to improve the localization accuracy in wireless sensor networks. A comparative study between the localization results is conducted involving the DV-Hop algorithm, the single hidden layer ELM and the Deep-ELM characterized by two hidden layers. Finally, we describe the different phases of implementation of our localization approach in wireless sensor networks via machine learning and especially the two hidden layer ELM on an FPGA hardware architecture. The software and hardware implementation tools used are the "Matlab-XSG" from Xilinx for the simulations and the generation of the VHDL codes, and the Vivado-HLS tool for the synthesis and the implementation on FPGA. Finally, conclusions and perspectives of our work are presented., Les nouvelles technologies exploitant l'acquisition numérique de l'information par des techniques radiofréquences sont désormais d'usage courant dans différents champs d'application pratiques. Elles sont le plus souvent employées pour relever une variété de grandeurs physiques (température, humidité, vitesse, etc.) et sont regroupées sous le vaste terme de réseaux de capteur sans fils. Pour cette variante d'applications, la géolocalisation avec précision des nœuds de capteurs communicants reste une problématique importante pour les chercheurs et les industriels. En effet, les algorithmes de localisation existants peuvent être classés en deux catégories connues sous le nom de « range-based » et de « range-free ». Les systèmes de localisation « range-based » se caractérisent par des inconvénients majeurs. Le premier est lié au coût du matériel supplémentaire nécessaire pour la mesure des distances entre les nœuds capteurs. L'autre inconvénient concerne la précision des mesures qui peut varier selon plusieurs paramètres lies à la nature du réseau et à l'environnement : le taux d'humidité, le bruit électromagnétique, les obstacles, etc. Pratiquement, la géolocalisation de type « range-free » exploite les notions de connectivité et de sauts pour éviter efficacement ces deux inconvénients. En effet, les nœuds fixes du réseau de capteurs dont on connait les positions sont appelés « Ancres ». Les autres nouds soumis à la géolocalisation avec des positions inconnues sont appelés « nœuds normaux ». Pour estimer leurs positions, ces nœuds normaux recueillent tout d'abord des informations de connectivité du réseau ainsi que la position des ancres, puis calculent leurs propres positions sans l'ajout de matériels supplémentaires pour la mesure et l'évaluation de la distance. La géolocalisation de type « range-free » peut donc s'adapter a tout type de transmission sans fil.L'objectif de cette thèse est de réaliser une étude sur la problématique de la géolocalisation dans les réseaux de capteurs sans fil ainsi que les différents outils exploités pour la famille « range-free ». Les points d'étude abordés se situent au niveau de l'algorithme de localisation de type « Dv-hops » et la proposition d'une nouvelle technique d'amélioration de la précision de localisation via les techniques d'apprentissage dites « Smart Computing » de type « Extreme Learning Machine (ELM) » ainsi que l'implémentation du modèle de géolocalisation sur une architecture reconfigurable de type FPGA. Le manuscrit de la thèse est organisé de la façon suivante : Le premier chapitre présente les différentes avancées des réseaux de capteurs sans fil et leurs récentes applications dans les domaines émergents de type « IoT » et « Industry 4.0 ». Le deuxième chapitre décrit la méthodologie adoptée pour la localisation dans les réseaux de capteur sans fil de type range-free. En effet, la machine d'apprentissage de type « Extreme Learning Machine » multicouches est proposée pour améliorer la précision de localisation dans les réseaux de capteurs sans fil. Une étude comparative entre les résultats de localisation est menée dans ce chapitre portant sur l'algorithme DV-Hop, le ELM à une seule couche cachée et le ELM à deux couches cachées. Le dernier chapitre décrit les différentes phases d'implémentation de notre approche de localisation dans les réseaux de capteurs sans fil via les machines d'apprentissage et spécialement l'ELM à deux couches cachées sur une architecture matérielle de type FPGA. Les outils d'implémentation logicielle et matérielle dans notre cas sont d'une part le « Matlab-XSG » de Xilinx pour les simulations et la génération des codes VHDL de l'implémentation de l'ELM multicouche, et d'autre part l'outil Vivado-HLS pour la synthèse et l'implémentation sur FPGA. Enfin, des conclusions et des perspectives de notre travail sont présentées.

Sound localization is the process used by humans to locate sound in space. In order to locate these sounds, the brain processes the information received, and creates acoustic cues. The thesis approach to perceptual sound localization, based on Harald Viste’s work for azimuth localization, is to use these acoustic cues in an algorithm to locate a sound source. The initial algorithm is slightly simplified in this thesis, and tested in real conditions. In addition a perceptual approach for the location of the elevation is also presented. Sound spatialization is the reverse process, making it possible to produce a sound that will be perceived at the position of the desired space. Due to the impossibility of having a broadcast system at any point in space, it is necessary to use spatialization algorithms, for example allowing broadcasts through loudspeakers. The perceptual approach of the thesis, based on the work of Joan Mouba, is to use the acoustic cues of sound localization, this time by creating them in spatialized sound sources. This thesis work deepens the initial research, notably proposes a 3D perceptual sound spatialization method called STAR (Synthetic Transaural Audio Rendering), while validating the method through tests., La localisation sonore est le procédé utilisé par les êtres humains pour repérer un son dans l’espace. Afin de localiser ces sons, le cerveau traite l’information reçue, et crée des indices acoustiques. L’approche de la thèse pour la localisation sonore perceptive, reposant sur le travail d’Harald Viste pour la localisation de l’azimut, consiste à utiliser ces indices acoustiques dans un algorithme. L’algorithme initial est légèrement simplifié dans cette thèse, et testé dans des conditions réelles. De plus, une approche perceptive innovante pour la localisation de l’élévation est également présentée. La spatialisation sonore est le procédé inverse, permettant de produire un son que l’on percevra à la position souhaitée dans l’espace. Du fait de l’impossibilité d’avoir un système de diffusion en tout point de l’espace, il est nécessaire de recourir à des algorithmes de spatialisation, permettant par exemple des diffusions via des hautparleurs. L’approche perceptive de la thèse, basée sur le travail de Joan Mouba, est d’utiliser les indices acoustiques de la localisation sonore, dans ce travail en les créant dans les sources sonores spatialisées. Ce travail de thèse approfondit les recherches initiales, crée des outils pour aboutir à une proposition de méthode de spatialisation sonore perceptive 3D nommée STAR (Synthetic Transaural Audio Rendering), tout en validant la méthode par des tests rigoureusement menés.

Ce rapport présente la méthodologie et les principaux résultats des projets Santé-Mobilité et Santé-Mobilité en zones rurales, qui visent à mettre en lumière des aspects encore peu étudiés, les pratiques de mobilité et la place qu’elles occupent dans l’organisation du travail chez les soignants qui pratiquent la visite à domicile (VAD). Maillon essentiel de l’accès aux soins de personnes qui en ont fortement besoin (personnes âgées, personnes dépendantes, avec difficultés de déplacement ou ne disposant pas de moyens de transport), la visite à domicile, et les multiples déplacements induits a, par hypothèse, des implications fortes sur les journées de travail des soignants concernés. Cinq professions exerçant à leur propre compte (infirmier·e·s, masseurs-kinésithérapeutes, médecins généralistes, sages-femmes) ou au sein de structures privées ou associatives (aides-soignant·e·s) sont ainsi étudiées, dans différents territoires de la région Auvergne-Rhône-Alpes. L’approche, exploratoire et pluridisciplinaire, souhaite tirer parti d’apports et de méthodes développées en anthropologie, en aménagement, géographie et économie. Une méthodologie mixte qualitative – quantitative a été suivie pour le travail de terrain. Une part importante du travail empirique est consacrée à la collecte de données qualitatives, par le biais d’entretiens semi-directifs auprès de soignants des cinq professions. Ces entretiens ont été complétés, pour ces mêmes enquêtés, par des temps d’observation des soignants pendant les « tournées » de VAD qu’ils ont à faire pour prodiguer des soins au domicile des patients (suivant la méthode go-along ; Kusenbach, 2003). Deux terrains ont ainsi été menés à bien et analysés, le premier dans l’aire urbaine de Lyon, le second en zones rurales drômoise et ligérienne. Cette collecte qualitative cherche ainsi à aborder, dans une démarche compréhensive, les pratiques, les représentations, les ressentis et les « difficultés du métier », au plus près des conditions réelles d’exercice des soignants. La réalisation d’une enquête quantitative, par questionnaire web auprès des quatre professions exerçant en libéral dans la région Auvergne-Rhône-Alpes vient également nourrir l’analyse. Au total, 1524 questionnaires ont ainsi été complétés par les soignants de quatre professions – infirmier·e·s, kinésithérapeutes, médecins, sages-femmes – sur l'ensemble de la région AURA, permettant de compléter le terrain qualitatif pour chaque profession quant aux modes d’organisation, les pratiques professionnelles et les déplacements induits par la VAD, en fonction des caractéristiques de leur lieu d’exercice. Enfin, le projet a offert la possibilité de collecter des traces mobiles à l’aide d’une application dédiée, développée au LAET (MobAcess). Différents constats et analyses sont effectués, notamment quant à la mise en évidence des effets du territoire sur les conditions de déplacement et les conditions de travail au quotidien des différentes professions, les effets de la crise sanitaire sur l’activité, les difficultés rencontrées... Ces résultats permettent ainsi de documenter une question particulièrement importante dans des contextes d’inégalités croissantes d’accès aux soins et de vieillissement démographique, celle de l’investissement humain nécessaire pour apporter le soin au plus près des besoins des patients. Des pistes de réflexion pour l’action publique, pour surmonter les problèmes mis en évidence, peuvent ainsi être ébauchées à l’issue de cette recherche.

Damage mechanics is commonly used to model the softening behavior of quasi-brittle materials such as concrete. The loss of ellipticity of the equilibrium equations during softening phases can lead to the localization of deformations in areas of infinitesimal size and to spurious energy dissipation. Non-local methods allow to regularize the problem by considering that the behavior of a material point depends on the behavior of material points in its vicinity. In this context, the eikonal non-local method for damage proposes to calculate the non-local interactions according to the evolution of the damage field in order to avoid the pathological damage diffusion observed for the classical integral non-local method where interactions remain constant.The numerical implementation and the study of the regularization properties of the eikonale non-local method is presented in this work. The study is first conducted in a one-dimensional context in order to highlight the influence of damage on the deformation localization process. A loss of objectivity of results with respect to spatial discretization is observed for high damage levels. The transition from the eikonal non-local damage model to a strong discontinuity model is then proposed in order to recover objectivity. The study is then continued in a two-dimensional context using the finite element solver Cast3M and the procedure for calculating non-local interactions in two dimensions is presented. The transition from the eikonal non-local damage model to a strong discontinuity model is developed in the embedded finite element framework. Finally, a procedure for identifying the parameters of the eikonal non-local damage model is proposed. A Gaussian Process Regression model is constructed from the results of numerical simulations of the damage model. The parameters of the damage model are then identified using a genetic optimization algorithm using the Gaussian Process Regression model to estimate the response of the damage model.; La mécanique de l’endommagement est couramment utilisée pour modéliser le comportement adoucissant des matériaux quasi-fragiles. La perte d’ellipticité des équations d’équilibre lors des phasesadoucissantes peut conduire à la localisation des déformations dans des zones de tailles infinitésimales et à des dissipations d’énergie fallacieuses. Les méthodes non-locales permettent de régulariser le problème en considérant que le comportement d’un point matériel dépend du comportement des point matériels de son voisinage. Dans ce contexte, la méthode non-locale eikonale pour l’endommagement propose de calculerles interactions non-locales en fonction de l’évolution du champ d’endommagement et ainsi résoudre le problème de diffusion de l’endommagement caractéristique de la méthode intégrale non-locale classique où les interactions restent constantes.Ce travail présente l’implémentation numérique et l’étude des propriétés de régularisation de la méthode non-locale eikonale. L’étude est d’abord menée dans un contexte unidimensionnel afin de mettre en évidence l’influence de l’endommagement sur le processus de localisation des déformations. Une perte d’objectivité des résultats vis-à-vis de la discrétisation spatiale est constatée pour des niveau d’endommagement élevés. La transition du modèle d’endommagement non-local eikonal vers un modèle à discontinuité forte est alors proposée afin de retrouver l’objectivité des résultats. L’étude est poursuivie dans un contexte bidimentionnel à l’aide du solveur aux élément finis Cast3M et la procédure de calcul des interactions non-locales en deux dimensions est présentée. La transition du modèle d’endommagement non-local eikonal vers un modèle à discontinuité forte est développée dans le cadre des éléments finis enrichis. Enfin, une procédure d’identification des paramètres du modèle d’endommagement non-local eikonale est proposée. Un modèle de krigeage est construit à partir des résultats de simulations numériques du modèle d’endommagement. Les paramètres du modèle d’endommagement sont alors identifiés à l’aide d’un algorithme d’optimisation génétique utilisant le modèle de krigeage pour estimer la réponse du modèle d’endommagement.

This thesis deals with the problem of registration of 3D point clouds in indoor environments. Registration methods are proposed to obtain a compromise between time and accuracy. First, GNMR-ICP, a multi-resolution algorithm which robustly minimizes the point-to-plane distance between two point clouds using a Gauss-Newton method. The multi-resolution is done using an octree. On the ASL benchmark dataset, GNMR-ICP gives more accurate results than its equivalent using the small angle approximation (81% success rate against 43%). Computation times in structured environments are reduced (up to a factor of 2). Next we present NAP-ICP, an algorithm based on plane matching. Planes are matched using a score function based on the characteristics of pairs of planes. An additional point-to-plane registration is performed to ensure maximum accuracy. NAP-ICP registers 100% of the interior scenes of the ASL dataset and is more accurate than the evaluated state-of-the-art functions and is able to close the loops of the LOOP’IN dataset. Finally, PAR-ICP, a plane-based method where the matching is performed using a Random Forest is presented. PAR-ICP registers 100% of the interior scenes of the ASL dataset and is able to close the loops of LOOP’IN, allowing to generate incremental maps.; Cette thèse traite du problème du recalage de nuages de points 3D dans des environnements intérieurs. Tout d’abord nous présentons l’algorithme multi-résolution GNMR-ICP, minimisant de manière robuste la distance point-à-plan entre deux nuages de points à l’aide d’une méthode de Gauss-Newton. La multi-résolution est faite grâce à un octree. Sur le jeu de données de référence ASL, GNMR-ICP donne des résultats plus précis que son équivalent utilisant l’approximation des petits angles (81% de succès contre 43%). Les temps de calculs dans les environnements structurés sont réduis (jusqu’à un facteur 2). Ensuite nous présentons NAP-ICP, un algorithme basé sur le recalage de plans. La mise en correspondance des plans est effectuée à l’aide d’une fonction de score basée sur les caractéristiques de paires de plans. Un recalage point-à-plan supplémentaire est effectué pour assurer un maximum de précision. NAP-ICP recale 100% des scènes intérieures du jeu de données ASL, est plus précis que les fonctions de l’état de l’art évaluées et est capable de fermer les boucles du jeu de données LOOP’IN. Enfin, PAR-ICP, une méthode plan-à-plan où la mise en correspondance est faite à l’aide d’un Random Forest est présentée. PAR-ICP recale 100% des scènes intérieures du jeu de données ASL et est capable de fermer les boucles de LOOP’IN, permettant de générer des cartes incrémentales.

National audience; Les algorithmes traditionnels de recalage de nuages de points 3D, basés sur l’algorithme d’Iterative Closest Point (ICP), reposent sur la mise en correspondance de points. Dans les environnements bien structurés, tels que les bâtiments, les plans peuvent être segmentés et utilisés pour le recalage, de manière similaire à l’approche classique d’ICP basée sur les points. L’utilisation de plans réduit considérablement le nombre d’entrées de l’ICP. Cet article présente un algorithme de recalage précis et robuste basé sur les plans. La transformation optimale est estimée par une approche de minimisation en deux étapes, en effectuant successivement une minimisation robuste plan à plan et un recalage robuste non linéaire point à plan. Les expériences sur le jeu de données de référence Autonomous Systems Lab (ASL) montrent que la méthode proposée permet de recaler avec succès 100% des scans des trois séquences d’intérieur. Les expériences montrent également que la méthode proposée est robuste dans les scénarios de mouvements importants et plus précise que les autres algorithmes de l’état de l’art évalués. En outre, un nouveau jeu de données, LOOP’IN, est fourni. Il est composé de deux boucles dans des scènes d’intérieur d’environnements réels, avec un grand nombre de scans capturés avec un LiDAR 3D. Les tests menés sur le jeu de données LOOP’IN montrent que l’algorithme est capable de recaler de longues séquences, de fermer des boucles et de construire une carte incrémentale de l’environnement exploré.

International audience; Les Sociétés Civiles Immobilières (SCI) sont des sociétés a priori bien identifiées dans l’écosystème des acteurs économiques. Pourtant, leur rôle sur les marchés suscite de nombreuses interrogations et reste, à différents égards, mal connu. Nous faisons l’hypothèse ici qu’il existe une grande opacité des sociétés regroupées dans cette catégorie juridique, et que cela justifie donc de segmenter leur analyse pour saisir précisément leur fonctionnement et leur rôle sur les marchés.L’opacité des SCI est en effet liée à la diversité des statuts juridiques, tout comme à la diversité des profils des porteurs de parts ou encore à celle des types de patrimoines détenus ainsi qu’aux motifs de création de la société. La difficulté d’accéder aux informations (et dans certains cas l’absence de données) sur quelques-unes de leurs caractéristiques explique que certains aspects des SCI soient mal connus. Le type d’imposition de la société est un exemple d’information difficile à obtenir. Un facteur important d’opacité concerne également la localisation des activités de la société. Alors que l’implantation du siège social est recensée dans la base de données des entreprises SIREN, celle du patrimoine immobilier de la SCI est plus difficile à connaître. Or, la localisation du siège de la SCI ne recouvre pas beaucoup de sens car il est possible de s’enregistrer dans n’importe quelle juridiction de TC, quel que soit le lieu de résidence du gérant ou la localisation du.des patrimoines de la société. L’enjeu initial de cette recherche a donc été de reconstituer une base de données concernant la localisation du patrimoine des SCI (Casanova E. et al. 2019).L’enjeu de connaissance est important car le poids de ces sociétés est loin d’être négligeable sur les marchés. La base de l’Insee indique qu’elles représentent près de 14% de l’ensemble des entreprises en France en 2015. En termes de nature juridique, il s’agit de la forme la plus courante de société avant les SARL, qui sont au deuxième rang. Reste à mettre en parallèle ces chiffres avec leur poids financier. La base des propriétaires de la DGFIP-CEREMA indique qu’en 2018, au sein des agglomérations françaises, les SCI sont les principales détentrices de l’immobilier de bureau. Concernant l’immobilier résidentiel, elles se situent en troisième position des détenteurs de ce patrimoine, segment de marché par ailleurs dominé en très grande majorité par les ménages.En effet, le récit administrativo-juridique établi autour de la SCI contribue à sa popularité. Elle jouit de la réputation de structure juridique à la fois stable et flexible. La SCI facilite en effet la gestion et la transmission du patrimoine et présente des avantages en matière d’investissement immobilier. Cette réputation avantageuse n’explique pas en revanche le succès du recours à cette structure d’entreprise pour détenir des biens fonciers-immobiliers et encore moins, l’inégale distribution spatiale de leur patrimoine. Il existe en effet de grandes variations spatiales dans leur répartition. Comment expliquer ces variations ? Quels facteurs les déterminent ? Sont-elles le miroir, comme l’estiment les notaires, d’un processus de sécurisation des transmissions patrimoniales mis en œuvre par les familles qui de fait, se déploie sur les territoires en fonction de la distribution de la population ? Ou bien traduisent-elles des pratiques de valorisation des actifs immobiliers dictées par la géographie des marchés valorisés ? Nos travaux montrent qu’il existe une variation, selon les territoires, des logiques de localisation des SCI. Cette communication restitue l’état d’avancement de nos recherches concernant les profils de SCI détenant du patrimoine immobilier résidentiel (au sein des territoires rhodaniens, pris comme terrains d’étude) puis, concernant les déterminants de localisation des biens résidentiels détenus par des SCI et enfin, nos hypothèses concernant les phénomènes de sur- et sous-représentation spatiale des concentrations de ces sociétés. Nos premiers résultats concernant le rôle des SCI au sein des marchés immobiliers montrent que les facteurs de localisation standard relatifs à la dynamique économique locale et à celle de la dynamique du marché immobilier ne suffisent pas à expliquer la géographie du patrimoine des SCI. Ils montrent également qu'il existe deux géographies distinctes du patrimoine des SCI correspondant à deux sous-marchés immobiliers.Une première série d’entretiens sur le terrain va dans le sens de ces premiers résultats.

Datasets of mobile phone trajectories collected by network operators offer an unprecedented opportunity to discover new knowledge from the activity of large populations of millions. However, publishing such trajectories also raises significant privacy concerns, as they contain personal data in the form of individual movement patterns. Privacy risks induce network operators to enforce restrictive confidential agreements in the rare occasions when they grant access to collected trajectories, whereas a less involved circulation of these data would fuel research and enable reproducibility in many disciplines. In this work, we contribute a building block toward the design of privacy-preserving datasets of mobile phone trajectories that are truthful at the record level. We present GLOVE, an algorithm that implements k-anonymity, hence solving the crucial unicity problem that affects this type of data while ensuring that the anonymized trajectories correspond to real-life users. GLOVE builds on original insights about the root causes behind the undesirable unicity of mobile phone trajectories, and leverages generalization and suppression to remove them. Proof-of-concept validations with large-scale real-world datasets demonstrate that the approach adopted by GLOVE allows preserving a substantial level of accuracy in the data, higher than that granted by previous methodologies. This work was supported by the Atracción de Talento Investigador program of the Comunidad de Madrid under Grant No. 2019-T1/TIC-16037 NetSense.

National audience; Cette étude concerne le développement d’une boussole optique inspirée de la boussole céleste de la fourmi du désert Cataglyphis à des fins pédagogiques pour la robotique. Cet instrument de navigation bio-inspiré ouvre de nouvelles opportunités pour la navigation en cas d’absence de couverture GNSS (Global Navigation Satellite System) ou GSM (Global System for Mobile communications) pour se localiser à l’extérieur. Dans un premier temps, cette activité pédagogique vise à comprendre différents phénomènes physiques impliqués dans la détection optique de cap : la diffusion de Rayleigh de la lumière du soleil dans le ciel, la polarisation de la lumière, et la mesure du cap à partir de photocapteurs. Ensuite, nous décrivons de manière successive la conception puis la réalisation d’un dispositif expérimental didactisé et présenté pour la première fois à des étudiants de Master 2 pour leurs permettre de se familiariser avec l’ingénierie bio-inspirée appliquée à la détection optique de cap au moyen d’un instrument qualifié de « non conventionnel ». Ce dispositif expérimental a été introduit pour la première fois en 2020 à 7 étudiants du Master Ingénierie des Systèmes complexes de l’Université de Toulon et 3 étudiants du Master de « Mechanical Engineering » (option Fluide et Structure) de l’Université d’Aix-Marseille. Nous avons ensuite mis l’accent sur l’utilisation de carte Arduino (architecture 8 bits) pour aborder les problématiques liées au traitement temps réel de cibles de type microcontrôleur ayant des capacités calculatoires limitées. Enfin, des exemples de production et de mesures faites par les étudiants sont présentés pour démontrer l’exploitation pédagogique qui peut être faite d’un tel dispositif expérimental pour la détection de cap en robo-tique. De manière pratique et parcimonieuse, ce prototype didactisé fonctionne dans le visible (bleu) et comporte seulement 4 photocapteurs, chacun recouvert de filtre polarisant orienté différemment.

In continuity with other work of the binaural community we believe that spatialized sound can be an effective tool for guiding blind people, including for sports practice.A system for binaural audio guidance must be sufficiently accurate and responsive to be able to take into account every movement of the subject. This has led us to the development and implementation of a real-time localization system and a low-latency binaural spatialization software. Finally, we integrated the whole system into an embedded device.The advanced global satellite navigation techniques (augmented and multi-band) are not always available indoor or in urban environments. This is why we have been working on alternative methods of location and real-time tracking for indoor applications. First of all we have developed a robust real-time calibration and lateration method using an Ultra WideBand beacon network using a Kalman filter (UKF). We have also developed an original localization method using an unmodulated continuous wave Doppler radar array. We showed that it is possible to use the amplitude of the Doppler signal to estimate the distance to a moving object. We have then implemented a particle filter to allow real time localization by hybridization of distance data, measurements of radial Doppler velocity augmented by the heading provided by an inertial unit.In the field of acoustics and binaural audio, we have focused on understanding people's abilities to locate and track sound in motion. To do this we conducted experiments using natural and spatialized sounds using a binaural audio engine. These experiments showed that, on the azimuthal plane, spatialized audio stimuli allow for a localization comparable to natural sounds, even with non-individualized and interpolated HRTFs (head-related transfer function). Moreover, we were able to show that even in the azimuthal plane, the stimuli obtained by HRTF convolution are superior to panning (ITD+ILD) both for fixed and moving sounds. Based on the previous work of the team, we have implemented efficient algorithms for the real-time sound spatialization on embedded platforms with limited resources. For an efficient implementation, this real-time approach implied a thorough understanding of the sources of latency whether they are related to head-tracking or to the audio subsystem of modern operating systems.Finally, we used these localization methods and audio techniques to build a guidance device where a sound source continuously precedes the person to indicate the path to follow. It has been designed in collaboration with visually impaired people, in an iterative process and with an approach focused on the user needs. We then carried out guiding experiments with blind people in conjunction with our associative partners, which made it possible to evaluate different control strategies. We have thus been able to confirm that spatialized sound could constitute an effective tool for guiding blind people, without inducing any penalizing cognitive load, for practicing sports such as walking, running or rollerblading in partial autonomy, including the context of performance., Dans la continuité d’autres travaux de la communauté du son binaural, nous pensons que le son spatialisé peut constituer un outil efficace pour guider des personnes aveugles, y compris pour la pratique sportive.Un système destiné au guidage par audio binaural doit être suffisamment précis et réactif pour pouvoir prendre en compte chaque mouvement du sujet à guider, ce qui a impliqué le développement et la mise en œuvre d’un système de localisation temps réel et d'un logiciel de spatialisation binaural à faible latence. Enfin nous avons intégré l’ensemble dans un dispositif embarqué.Les techniques les plus avancées de navigation globale par satellite (augmenté et multibande) ne sont pas toujours disponibles en intérieur ou en environnement urbain. C’est pourquoi nous avons travaillé sur des méthodes alternatives de localisation et de suivi temps réel pour l’intérieur. Tout d’abord nous avons développé une méthode de calibration et de latération temps réel robuste par réseau de balises Ultra WideBand utilisant un filtre de Kalman (UKF). Nous avons également développé une méthode originale de localisation par réseau de radars Doppler à onde continue non modulée. Nous avons montré qu’il était possible d’utiliser l’amplitude du signal Doppler pour estimer la distance à un objet mobile. Nous avons alors implémenté un filtre particulaire qui permet la localisation en temps réel par hybridation des données de distance, des mesures de vitesse radiale Doppler et du cap fourni par une centrale inertielle.Dans le domaine de l’acoustique et de l’audio binaural, nous avons cherché à mieux comprendre les capacités des personnes à localiser et à suivre un son en mouvement. Pour cela nous avons mené des expériences en utilisant des sons naturels et des sons spatialisés par audio binaural. Nous avons pu montrer, que sur le plan azimutal, les stimuli audio spatialisés permettaient une localisation comparable aux sons naturels, y compris avec les HRTFs (head-related transfer function) non individualisées et interpolées. Par ailleurs, nous avons pu montrer que même sur le plan azimutal, les stimuli obtenus par convolution de HRTFs étaient supérieurs au panning (ITD+ILD) pour les sons fixes et pour les sons en mouvement. En nous appuyant sur les travaux antérieurs de l’équipe, nous avons implémenté des algorithmes efficaces pour la spatialisation sonore temps-réel sur des plateformes embarquées disposant de peu de ressources. Pour une mise en œuvre efficace, cette approche temps-réel a impliqué une compréhension approfondie des sources de latence qu’elles soient liées au head-tracking ou au sous-système audio des systèmes d’exploitation modernes.Finalement nous avons mis en œuvre ces méthodes de localisation et ces techniques audio pour construire un dispositif de guidage où la source sonore précède continuellement la personne pour lui indiquer le chemin à suivre.Il a été conçu en lien avec des personnes déficientes visuelles, dans une démarche itérative et avec une approche centrée sur les besoins utilisateurs. Nous avons alors mené des expériences de guidage avec des personnes aveugles, en lien avec nos partenaires associatifs, qui ont permis d’évaluer différentes stratégies de contrôle. Nous avons ainsi pu confirmer que le son spatialisé pouvait constituer un outil efficace pour guider des personnes aveugles sans induire de charge cognitive pénalisante pour des pratiques sportives comme la marche, la course à pied ou le roller en autonomie partielle, y compris dans un contexte de recherche de performances.

The performance guarantee of autonomous robotic missions is yet rarely addressed.This work follows the work proposed in previous PhD which quantitatively deals with the safety, duration and energy dimensions of the performance of planned missions in known environments. The PANORAMA (SED) (Performance and AutoNOmy using Resources Allocation MAnagement) methodology proposed manages dynamically the available hardware and software resources to guarantee, in real time, the performance objectives. The mission is split into a succession of independent activities with constant constraints where the resources to be employed are identified and configured. The localization dimension is only considered qualitatively and energy issue is adressed by minimizing the energy margin.In this document, the integration of the qualitative consideration of the localization dimension of performance is based on the construction of predictive uncertainty models of pose, largely established empirically, based on an interval approach. The proposed methodology is deployed on local localization methods using odometry with an exteroceptive resetting using Kinect sensors and Aruco markers. It also implements on a new global localization method based on appearances called LZA. It is based on the correlation between the current exteroceptive signature of the robot and those, previously calculated, within a grid covering the environment.Taking into account the localization performance qualitatively shows that a correlation can exist between 2 successive activities due to the initialization times required for the operationalization of a new localization method. This new representation of the data coupled with predictive pose uncertainty models makes possible to use the Viterbi algorithm to select the localization methods (hardware and software resources) to be implemented to satisfy the defined pose constraints. It makes also possible to address the energy performance to maximize the associated margin. A new PANORAMA (SLED) methodology enriching PANORAMA (SED) is therefore proposed.The PANORAMA (SLED) methodology is deployed experimentally on a Patrol mission executed in an indoor environment with strong perceptual aliasing. It has shown its ability to guarantee the performance objectives Security - Energy - Location - Duration. The main shortcoming comes from the fact that presently we do not consider the localization uncertainty when switching between activities.Even if PANORAMA (SLED) still has some limitations, it should, in the coming years, be extended to Exploration missions, allowing objective optimization of the discovery phase, while ensuring the recovery phase of the autonomous robot.; La garantie de performance de missions robotiques autonomes, bien qu'indispensable, est encore très rarement recherchée de nos jours.Le travail présenté dans ce manuscrit fait suite à celui proposé dans la thèse de L. Jaiem qui adressait de façon quantitative les dimensions sécuritaire, durée et énergie de la performance de missions planifiées en environnement connu. La méthodologie PANORAMA(SED) (Performance and AutoNOmy using Resources Allocation MAnagement) proposée s'appuyait sur une gestion dynamique et éclairée des ressources matérielles et logicielles disponibles pour parvenir à garantir, en temps réel, les objectifs de performance fixés. La mission était alors décomposée en une succession d'activités indépendantes à contraintes constantes où les ressources à employer étaient identifiées et paramétrées. La dimension localisation n'y était considérée que de façon qualitative et la logique d'utilisation de l'énergie s'appuyait sur une logique de minimisation de la marge énergétique.Dans ce document, l'intégration de la prise en compte qualitative de la dimension localisation de la performance au travers de l'incertitude associée repose sur la construction de modèles prédictifs d'incertitude de pose s'appuyant sur une démarche ensembliste, largement établis de façon empirique. La méthodologie proposée est déployée sur des méthodes locales couplant l'odométrie avec un recalage extéroceptif faisant appel à des capteurs Kinect et à des marqueurs Aruco. Elle est aussi mise en œuvre sur une nouvelle méthode de localisation globale basée sur les apparences, LZA, s'appuyant sur la corrélation entre la signature extéroceptive courante du robot et celles, préalablement calculées, au sein d'une grille couvrant l'environnement.La prise en compte qualitative de la performance d'incertitude de localisation fait apparaître qu'une corrélation peut exister entre 2 activités successives en raison des délais d'initialisation nécessaires à l'opérationnalisation d'une nouvelle méthode de localisation. Cette nouvelle représentation des données couplée aux modèles d'incertitude de pose prédictifs permet d'utiliser l'algorithme de Viterbi pour sélectionner les méthodes de localisation (ressources matérielles et logicielles) à mettre en œuvre pour satisfaire les contraintes de pose définies. Mais surtout il permet d'adresser la performance énergétique dans une logique de maximisation de la marge associée. Une nouvelle méthodologie PANORAMA(SLED) enrichissant PANORAMA(SED) a donc été proposée.La méthodologie PANORAMA(SLED) est déployée expérimentalement sur une mission de Patrouille exécutée en environnement intérieur présentant un fort aliasing perceptuel. Elle a montré sa capacité à garantir les objectifs de performance Sécurité – Énergie – Localisation – Durée imposés. Les échecs observés ont pour principale origine la non prise en compte de l'incertitude de localisation lors de la commutation interactivités.Même si PANORAMA(SLED) présente encore quelques limitations elle devrait, dans les prochaines années, être étendue aux missions d'Exploration, en permettant une optimisation objective de la phase de découverte, tout en assurant la phase de récupération du robot autonome.

International audience

International audience

L'article présente le projet ERSAT GGC et les techniques de détection des effets locaux sur les GNSS développées pour l'introduction du GNSS dans le système ERTMS/ETCS

This thesis studies two aspects of a vehicle access control system which relies on the estimation of a key's location to grant access.Firstly, within the context of a triangulation-based system, we study the optimisation of the switching sequence for switched antenna-arrays.A model is given to study the estimation of the parameters of sines received by a switched array, where sensors are not necessarily sampled synchronously.This model is relevant, but not exclusive, to industrial approaches to direction of arrival estimation, such as the one proposed by Bluetooth 5.1, which serves as our reference application.From the model, Cramér-Rao lower bounds are computed, and are used to define design criteria for switching sequences that do not rely on the array's geometry.These criteria's analytical forms allow us to highlight desirable properties in switching sequences, especially in the case where the signal's frequency is unknown.Strategies to build switching sequences are proposed, and numerically evaluated using the provided criteria. Comparison of the criteria with numerical bounds on direction of arrival for common array geometries shows that they are qualitatively linked.Secondly, within the context of a time of flight based system, we propose a system for passenger detection that relies solely on the localization system's original hardware.To achieve this, we propose to use support vector machines (SVM) to classify the channel impulse responses measured between the system's transmitters.A proof of concept is designed to demonstrate feasability, and data is collected on a prototype for further evaluation.By studying the available data, invariants are identified, and processing functions are proposed to translate these invariants to the SVM in order to improve performance.One of the proposed processing is shown to give performance gains for our application through experiments., Cette thèse étudie deux aspects d'un système de contrôle d'accès de véhicule par localisation de clés.D'une part, dans le cadre d'une localisation par triangulation à l'aide de réseaux de capteurs commutés, l'optimisation de la séquence de commutation est étudiée.Un modèle est proposé pour étudier l'estimation des paramètres de sinusoïdes reçues par un réseau de capteur, dont les capteurs sont échantillonnés de manière asynchrone.Ce modèle est notamment, mais pas exclusivement, applicable à des approches industrielles telles que celle proposée par Bluetooth 5.1, qui sert d'application de référence.Du modèle sont dérivées des bornes de Cramér-Rao, qui servent à l'établissement de critères d'optimisation des instants d'échantillonnage de chaque capteur indépendants de la géométrie du réseau de capteurs.Les formes analytiques de ces critères permettent d'établir des propriétés préférables pour les instants d'échantillonnage de chaque capteur, particulièrement lorsque la fréquence des signaux reçus n'est pas connue à priori.Des stratégies sont proposées pour générer des séquences de commutation, et sont évaluées numériquement à l'aide des critères proposés. L'évolution des critères proposés est comparée à celle de bornes numériques sur l'estimation d'angle d'incidence pour des géométries populaires, illustrant un lien qualitatif entre ces critères.D'autre part, dans le cadre d'une localisation par mesure des délais de propagation en bande UWB, un système de détection de passagers reposant sur le matériel de localisation est proposé.On propose d'utiliser des machines à vecteurs-supports (SVM) pour réaliser la détection des passagers sous la forme d'une classification des réponses impulsionnelles de canal mesurées entre les transmetteurs du système de localisation de clé.Une preuve de concept et un prototype sont réalisés et utilisés pour collecter des données sur le problème et montrer la faisabilité.L'étude de ces données permet d'identifier des invariances, que l'on propose de traduire pour les SVM à travers des traitements et métriques adaptés.Les performances offertes par ces traitements sont ensuite mesurées expérimentalement, et permettent d'affirmer qu'un des traitements proposés est avantageux pour l'application choisie.

This paper presents some of the results of two online surveys addressed to professionals working in localisation and video game testing, respectively. The aim is to analyse the ergonomics of CAT tools usage for game localisation by contrasting the data with current business practices and common linguistic bugs. The first survey, which received 620 complete answers from freelance and in-house professional localisers, was conceived to gather information about business practices as well as the tools they use in terms of project management software, terminology databases, specialised corpora, CAT tools, etc. The second survey received 550 complete answers and was addressed to linguistic testers to collect data about the problems they usually encounter when they review the localised versions, as they are the last line of defence before the release of a video game and have access to a WYSIWYG environment. The cross analysis of both questionnaires shows that the most common bug found during the linguistic testing phase is the one usually referred to as “Text overflows, overlapping or truncation”, a problem that arises from an unnatural split between text and image that is specific to video game localisation.https://actraductologie.org/journal/issues/

The Internet of Things (IoT) based healthcare systems usually composed of medical and environmentals ensors, remote servers, and the network. These systems focus on providing remote monitoring,disease diagnosis, and treatment progress observation. The healthcare systems in IoT domain helps inrealizing long-term economical, ubiquitous, and patient centered care systems, that result in improving treatment and patient outcomes. This research contributes to the domain by proposing a Cloud-Fog based architecture that can embrace multiple healthcare scenarios, and able to adapt dynamically with the context and status of the patients. It allows the mobility and physical activity of the patients in the environment through deployment and implementation of an appropriate Received Signal Strength(RSS) based handoff mechanism. It also proposes a mobility-aware task scheduling and allocation approach in cloud-fog computing paradigm, called MobMBAR, with the objective of minimizing the total schedule time (makespan). MobMBAR performs dynamic balanced healthcare tasks distribution between the cloud and fog devices. It is a data locality based approach that depends on changing the location where the data is computed to where it actually resides. It takes scheduling decisions considering the priorities of tasks represented in their classifications and maximum response time. To evaluate the performance, we conduct an intensive simulation study with different stationery and mobility scenarios, and compare against other state of art solutions. We measure the performance metrics: makespan, network load, energy consumption, percentage of missed tasks, latency, execution cost, number of handoffs, and resource utilization, and study the effect of varying number of tasks,number of cloud devices, handoff threshold, and percentage of mobile devices on the performance metrics.The experiments show acceptable results in terms of makespan, miss ratio, cost, latency, and networkload. In case of mobility support, it shows that missed tasks ratios doesn’t exceed one thousandths percent, and is proven to be 88% lower than state-of-the-art solutions in terms of makespanand 92% lower in terms of energy consumption. Our research also includes a realistic simulation casestudy that uses the layout of an indoor hospital building in Chicago, and it has demonstrated acceptable performance. To authenticate and secure communication between IoT device and gateways, the thesis also proposes a DTLS (Datagram Transport Layer Security) based mobility-enabled authentication scheme for IoT architecture. It ensures mutual authenticated handoff between mobile IoT devicesand visited gateways while saving additional handshakes overhead. The performance of the proposed scheme is evaluated in terms of handshake time, processing time, energy consumption, and memory overhead. The results demonstrate its feasibility for limited resource devices., L’Internet des objets (IoT) est un système de santé basé sur des capteurs médicaux et environnementaux, des serveurs à distance et le réseau. Ces systèmes se concentrent sur la surveillance à distance, le diagnostic des maladies et l’observation de l’évolution des traitements. Les systèmes de soins de santé du domaine de l’IdO contribuent à la mise en place de systèmes de soins économiques, omniprésents et centrés sur le patient à long terme, qui permettent d’améliorer les traitements et les résultats pour les patients. Cette recherche contribue au domaine en proposant une architecture basée sur le principe du brouillard nuageux qui peut englober plusieurs scenarios de soins de santé et s’adapter de manière dynamique au contexte et à l’état des patients. Elle permet la mobilité et l’activité physique des patients dans l’environnement grâce au déploiement et à la mise en œuvre d’un mécanisme de transfert approprié basé sur la force du signal reçu (RSS). Il propose également une approche de planification et d’attribution des tâches tenant compte de la mobilité dans le cadre du paradigme de l’informatique dans le brouillard, appelée MobMBAR, dans le but de minimiser le temps total de planification (makepan). MobMBAR effectue une répartition dynamique et équilibrée des tâches de soins de santé entre les dispositifs de brouillard et de nuage. Il s’agit d’une approche basée sur la localisation des données qui dépend du changement de l’endroit où les données sont calculées à l’endroit où elles résident réellement. Elle prend des décisions de planification en tenant compte des priorités des tâches représentées dans leurs classifications et du temps de réponse maximum. Pour évaluer les performances, nous menons une étude de simulation intensive avec différents scénarios de papeterie et de mobilité, et nous les comparons à d’autres solutions de pointe. Nous mesurons les paramètres de performance : la capacité de production, la charge du réseau, la consommation d’énergie, le pourcentage de tâches manquées, le temps de latence, le coût d’exécution, le nombre de transferts et l’utilisation des ressources, et nous étudions l’effet d’un nombre variable de tâches, du nombre d’appareils en nuage, du seuil de transfert et du pourcentage d’appareils mobiles sur les paramètres de performance. Les expériences montrent des résultats acceptables en termes de rendement, de taux d’échec, de coût, de latence et de charge du réseau. Dans le cas de l’assistance à la mobilité, le taux de tâches manquées ne dépasse pas un millième de pourcent, et il est prouvé qu’il est inferieur de 88 % aux solutions de pointe en termes de durée de vie et de 92 % en termes de consommation d’énergie. Notre recherche comprend également une étude de cas de simulation réaliste qui utilise l’aménagement d’un bâtiment hospitalier intérieur à Chicago, et qui a démontré des performances acceptables. Pour authentifier et sécuriser la communication entre les dispositifs IoT et les passerelles, la thèse propose également un schéma d’authentification mobile basé sur la DTLS (Datagram Transport Layer Security) pour l’architecture IoT. Il garantit un transfert mutuel authentifié entre les dispositifs IdO mobiles et les passerelles visitées tout en évitant des poignées de main supplémentaires. La performance du système proposé est évaluée en termes de temps de transfert, de temps de traitement, de consommation d’énergie et de mémoire. Les résultats démontrent sa faisabilité pour des dispositifs à ressources limitées.

This thesis deals with the problem of forest fire detection using image processing and machine learning tools. A forest fire is a fire that spreads over a wooded area. It can be of natural origin (due to lightning or a volcanic eruption) or human. Around the world, the impact of forest fires on many aspects of our daily lives is becoming more and more apparent on the entire ecosystem.Many methods have been shown to be effective in detecting forest fires. The originality of the present work lies in the early detection of fires through the detection of forest smoke and the classification of smoky and non-smoky regions using deep learning and image processing tools. A set of pre-processing techniques helped us to have an important database which allowed us afterwards to test the robustness of the model based on deep belief network we proposed and to evaluate the performance by calculating the following metrics (IoU, Accuracy, Recall, F1 score). Finally, the proposed algorithm is tested on several images in order to validate its efficiency. The simulations of our algorithm have been compared with those processed in the state of the art (Deep CNN, SVM...) and have provided very good results. The results of the proposed methods gave an average classification accuracy of about 96.5% for the early detection of smoke., Cette thèse aborde le problème de la détection des feux de forêt par des outils de traitement d’images et apprentissage machine. Un incendie de forêt est un feu qui se propage sur une étendue boisée. Il peut être d'origine naturelle (dû à la foudre ou à une éruption volcanique) ou humaine. Dans le monde entier, l’impact des feux de forêts sur de nombreux aspects de notre vie quotidienne se fait de plus en plus apparente sur l’écosystème entier. De nombreuses méthodes ont montré l’efficacité pour la détection des incendies de forêt. L’originalité du présent travail réside dans la détection précoce des incendies par la détection de la fumée de forêt et la classification des régions de fumée et de non fumée à l’aide d’apprentissage profond et des outils de traitement d’image. Un ensemble de techniques de prétraitement nous a aidé à avoir une base de donnée importante (ajout du bruit aux entrées, augmentation des données) qui nous a permis après de tester la robustesse du modèle basée sur le DBN qu’on a proposé et évaluer la performance en calculant les métriques suivantes (IoU, Précision, Rappel, F1 score). Finalement, l’algorithme proposé est testé sur plusieurs images afin de valider son efficacité. Les simulations de notre algorithme ont été comparées avec celles traités dans l’état de l’art (Deep CNN, SVM…) et ont fourni de très bons résultats.

The objective of this thesis is to make different methodological contributions in bioacoustics for the study of fauna. Bioacoustics is a recent multidisciplinary science and is very effective for studying and classifying an ecosystem. Many past studies have developed acoustical methods to analyze wildlife across (1) specific, (2) populational, (3) individual and (4) behavioral scales. The research presented in this thesis aims to study different case methods in the four scales of analysis listed above while also setting up tools from the setup of the acquisition material to the analysis of the data for all the aforementioned scales, and finally the discussion of the studies and putting them into perspective. In this study, (1) specific bioacoustics were illustrated by the automatic classification of orcas, sperm whales, and birds. The acoustic classification of orca clans were studied for (2) population analysis. Then the scale was refined and (3) individual acoustic emissions were studied through three different case studies : the individual locations of orcas, sperm whales, and birds. The last scale evaluated was (4) behavioral bioacoustics which aimed to correlate behaviors with acoustic emissions. In order to correlate certain behaviors with acoustic emissions, the influence of maritime traffic on pantropical spotted dolphins and the impact of chemical stimuli in humpbacks were evaluated and recorded. We deliberately chose to select a diverse pool of species that would produce a variety of different signals (stationary vs. transient) and had evolved in different environments (marine vs. terrestrial). This allows us to standardize analysis methods in order to facilitate the development of new studies in bioacoustics. Each case study showed interesting results in terms of bioacoustics and behavioral ecology. These results were compared with past studies which can be found in the bibliography. The results of each case study validated the methods proposed in this thesis. In particular, our study yielded excellent results in the evaluation of bird songs and is now a sound-recognition application available on any type of mobile phone, making it easy to identify bird species. The methodological contributions of this thesis, specifically the difference between stationary and transient signals and those of marine or terrestrial evolution, were synthesized, compared, and discussed. Supervised and unsupervised methods were also compared. These proposed methods have been tested and validated using massive data (several tens of Tera), which are unique. In conclusion, this thesis shows that supervised methods, in particular Deep Learning, are very well suited for the classification of stationary signals in specific and population-based bioacoustics for the terrestrial and marine environment. We also derived that unsupervised methods such as clustering and reduction of dimensionality, can be used within the framework of behavioral bioacoustics to identify signals of interest. Finally, individual bioacoustics can be translated into localization methods such as estimating the inter-sensor delay time which is feasible for transient signals and more complex for stationary signals., L’objectif de cette thèse est d’apporter différentes contributions méthodologiques en bioacoustique pour l’étude de la faune. En effet, la bioacoustique est une science récente, pluridisciplinaire et très efficace pour étudier et classifier un écosystème. Beaucoup d’études ont mis au point des procédés acoustiques pour étudier la faune à des échelles spécifiques, populationnelles, individuelles et comportementales. Ce travail de thèse propose d’étudier différents cas d’études présents dans ces quatre échelles d’analyses. L’objectif de cette thèse est de mettre en place des outils depuis la pose du matériel d’acquisition jusqu’à l’analyse des données pour l’ensemble des échelles présentées, de les discuter et de les mettre en perspective. La bioacoustique spécifique est illustrée ici par la classification automatique d’Orques, de Cachalots et d’oiseaux. Pour la bioacoustique populationnelle, la classification acoustique de clans d’Orques est étudiée. Puis l’échelle d’analyse s’affine et étudie les émissions sonores individuelles. Pour cela 3 cas d’études sont utilisés : la localisation individuelle d’Orques, de Cachalots et d’oiseaux. Ladernière échelle est appelée bioacoustique comportementale, elle a pour but de mettre en corrélation des comportements avec des émissions acoustiques. Pour cela, l’influence du trafic maritime sur les Dauphins tachetés pantropicaux et l’impact de stimuli chimiques chez la Baleine à bosse est étudié. Nous avons volontairement fait le choix de sélectionner différentes espèces produisant des types de signaux bien différents (stationnaires vs transitoires) évoluant dans des milieux différents (marins vs terrestres) afin d’homogénéiser les méthodes d’analyses pour faciliter le développement de nouvelles études en bioacoustique. Chaque cas d’étude présente des résultats intéressants en terme de bioacoustique et d’écologie comportementale. Ces résultats sont comparés avec la bibliographie. Puis, les résultats de chaque cas d’étude permettent de valider les méthodes proposées dans cette thèse. Les apports méthodologiques de cette thèse sont synthétisés, comparés et discutés, notamment l’impact des signaux stationnaires et transitoires, des milieux (marin et terrestre) sur la mise en place des méthodes. Les méthodes supervisées et non supervisées sont mises en comparaison. Les méthodes proposées ont été testées et validées sur certains protocoles de données massives (plusieurs dizaines de Tera). En conclusion, cette thèse montre que les méthodes supervisées (notamment le Deep Learning) étaient très bien adaptées pour la classification de signaux stationnaires en bioacoustique spécifique et populationnelle pour le milieu terrestre et marins. Puis les méthodes non supervisées (clustering et réduction de dimensionnalité) peuvent être utilisées dans le cadre des études en bioacoustique comportementale pour identifier les signaux d’intérêt. Enfin, la bioacoustique individuelle peut se traduire par des méthodes de localisation comme l’estimation du temps de délais d’arrivée inter-capteur, réalisable pour les signaux transitoires, et plus complexe pour les signaux stationnaires.

Location services are foreseen as one of the major IoT features in the next years, and have gained a lot of interest over the last decade from the literature of Wireless Sensors Networks, (WSN) and Vehicular Ad Hoc Networks (VANet). Impulse-Radio Ultra-Wideband (UWB), standardized in IEEE 802.15.4-2003, is currently the most performant radio positioning technology with centimeter-level accuracy and is used widely in industrial applications. It has been proven in the literature that UWB positioning is not completely tamper-proof, as various physical and link layers vulnerabilities have been identified in 802.15.4. Most of the major attacks against IR-UWB are physical-level attacks, such as Early-Detection/Late-Commit (ED/LC). Considering their cost, complexity, and sometimes lack of maturity, they are not necessarily the most realistic attacks against cheap IoT systems. On the other hand, protocol-level flaws expose IR-UWB positioning against attacks that can be mounted with limited expertise and cheap hardware. Hence, the aim of this work is to identify the most critical vulnerabilities of 802.15.4 IR-UWB, evaluate real-world attacks against UWB IPS and propose low-cost countermeasures suitable for IoT applications. An open platform for IR-UWB positioning security evaluation, SecureLoc, is part of the contributions. We propose and evaluate various spoofed acknowledgment-based attack schemes against IR-UWB. Several countermeasures, at the physical, medium access and system level, are proposed, including notably a novel weak PUF-based authentication protocol, a spoofing resilient acknowledgment scheme, a tamper-proof ranging approach, and a cooperative verification protocol for rogue node detection. All the proposed attacks and countermeasures have been implemented and evaluated on SecureLoc., Les services de localisation sont considérés comme une des fonctionnalités majeures de l’IoT dans les prochaines années, et font l’objet d’un intérêt croissant dans la littérature des réseaux de capteurs sans fil (Wireless Sensors Network (WSN)). La technologie IR-UWB (Impulse-Radio Ultra-Wideband), standardisée dans IEEE 802.15.4, est actuellement la technologie de localisation la plus performante avec une précision de l’ordre du centimètre et est largement déployée dans des applications industrielles. Il a été démontré dans la littérature que la localisation UWB n’est pas immunisée contre la falsification (tampering) ; plusieurs vulnérabilités au niveau des couches physiques et liaison de données ont été identifiées dans des travaux précédents. La plupart des attaques majeures contre l’UWB sont des attaques physiques, telles que les attaques Early-Detection/Late-commit (ED-LC).Du fait de leur coût et complexité, parfois doublé par un manque de maturité technologique, elles ne sont pas nécessairement les menaces les plus réalistes dans un contexte IoT. En revanche, des failles protocolaires au niveau de la couche liaison de données exposent l’IR-UWB à des attaques nécessitant peu d’expertise et de matériel. Par conséquent, les travaux introduits dans ce manuscrit sont consacrés à l’identification des menaces les plus critiques contre la technologie 802.15.4 IR-UWB, évaluer des attaques contre cette technologie en conditions réelles, et proposer des contre-mesures à bas coût appropriées à des applications IoT. Une plateforme dédiée à la localisation IR-UWB, SecureLoc, fait partie des contributions. Plusieurs attaques à base d’acquittements frauduleux sont proposées et évaluées. Diverses contremesures sont proposées, au niveau des couches physique, liaison de données et système, incluant notamment un protocole d’authentification physique basé sur un weak PUF, une technique d’acquittement résistante contre les usurpations d’identité, un protocole d’estimation de distance (ranging) immune contre la falsification de position et un protocole coopératif de détection des nœuds malicieux.

Commercial zones have been constantly expanding for decades, often without a predefined plan. Operators settle according to land opportunities by generally oversizing the parking areas they need. This lack of a comprehensive plan leads to soil scarcity. We offer mathematical models for decision-making that allow global management of these commercial areas. These allow us to act on decision levers such as the size and location of car parks and the location of shops. We solve these models by direct linear programming, by heuristic schemes, and with simplification processes. Models are coupled with the MatSim multi-agent simulator, thus making it possible to take into account congestion phenomena. Several numerical experiments by randomly generated instances are given and commented on., Les zones commerciales sont depuis plusieurs dizaines d'années en constante expansion, souvent au coup par coup sans plan d'ensemble prédéfini. Les opérateurs s'installent au gré des opportunités foncières en sur-dimensionnant, en général, les zones de stationnement dont ils ont besoin. Cette absence de plan global entraîne une raréfaction des sols. Nous proposons plusieurs modèles mathématiques d'aide à la décision permettant de gérer de façon globale ces zones commerciales. Ils permettent d'agir sur des leviers de décision comme la taille et la localisation des parkings ainsi que la localisation des commerces. Ils sont résolus par programmation linéaire directe, par des schémas heuristiques, ainsi qu'à l'aide de procédés de simplifications. Les modèles sont couplés avec le simulateur multi-agent MatSim, permettant ainsi de prendre en compte les phénomènes de congestion. Plusieurs expérimentations numériques sur des instances générées aléatoirement sont données et commentées.

Commercial zones have been constantly expanding for decades, often without a predefined plan. Operators settle according to land opportunities by generally oversizing the parking areas they need. This lack of a comprehensive plan leads to soil scarcity. We offer mathematical models for decision-making that allow global management of these commercial areas. These allow us to act on decision levers such as the size and location of car parks and the location of shops. We solve these models by direct linear programming, by heuristic schemes, and with simplification processes. Models are coupled with the MatSim multi-agent simulator, thus making it possible to take into account congestion phenomena. Several numerical experiments by randomly generated instances are given and commented on., Les zones commerciales sont depuis plusieurs dizaines d'années en constante expansion, souvent au coup par coup sans plan d'ensemble prédéfini. Les opérateurs s'installent au gré des opportunités foncières en sur-dimensionnant, en général, les zones de stationnement dont ils ont besoin. Cette absence de plan global entraîne une raréfaction des sols. Nous proposons plusieurs modèles mathématiques d'aide à la décision permettant de gérer de façon globale ces zones commerciales. Ils permettent d'agir sur des leviers de décision comme la taille et la localisation des parkings ainsi que la localisation des commerces. Ils sont résolus par programmation linéaire directe, par des schémas heuristiques, ainsi qu'à l'aide de procédés de simplifications. Les modèles sont couplés avec le simulateur multi-agent MatSim, permettant ainsi de prendre en compte les phénomènes de congestion. Plusieurs expérimentations numériques sur des instances générées aléatoirement sont données et commentées.

Lambda Mu 22, 22e Congrès de maîtrise des risques et de sûreté de fonctionnement. Les risques au coeur des transitions (e-congrès), Virtuel, FRANCE, 24-/11/2020 - 24/11/2020; A modular and parametric approach to evaluate the safety of GNSS-basedsystems in railway signallingis presented in this paper.The complex system is broken down into modules that areformally modelled. This work is part ofa generic safety method.; Ce papier présente une approche modulaire et paramétrique pour évaluer la sécurité des systèmes avec GNSS dans la signalisation ferroviaire. Le système complexe est décomposé en modules puis modélisé de façon formelle. Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une méthode de sécurité générique.

ENC 2020, 28th European Navigation Conference, Dresden , ALLEMAGNE, 22-/11/2020 - 25/11/2020; GNSS observations weighting models have received attention in the past decades. Several reasons can explain this gain in consideration. It mainly corresponds to the emergence of autonomous, global, continuous, precise and integrity-compliant localization systems. Indeed, for safety critical applications, adopting a naive strategy of observations' equal weighting could not guarantee to achieve all goals, and even more for terrestrial applications where the local environment can strongly disturb signals reception. The existing observation models use one or two metrics to estimate the confidence to be given to an observation. The first is the satellites' elevations. This model considers that the satellites with low elevation are more subject to global errors (orbit and atmosphere errors) or local multipaths or NLOS phenomena. The second criterion is the carrier to noise ratio provided by the receiver. However, combining these two criteria by a simple multiplication of the two models taken separately, presents a limit: the result is no more « under control ». In this study, we propose to formulate a new weighting strategy using these two criteria more guided by expertise's expected results.

Localization is the process of determining the position of an entity in a local or global coordinate system. The applications of localization are widely spread across different contexts. For instance, in events, tracking the participants can save lives during crises. In health-care, elderly people can be tracked to respond to their needs in critical situations like falling. In warehouses, robots transferring products from one place to another require accurate knowledge of products' positions as well as other robots. In industrial context of the factory of the future, localization is invaluable to achieve automated processes that are flexible enough to be reconfigured for various purposes. Localization is considered a topic of high interest both in the academia and industry especially with the advent of 5G. The requirements of 5G pave the way for revolutionizing localization capabilities; Enhanced Mobile Broadband (eMBB) that is expected to reach 10 Gbits/s, Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) which is less than 1 ms and massive Machine-Type Communication (mMTC) allowing to connect around 1 million devices per km.In this work, we focus on two main types of localization; range-based localization and fingerprinting based localization. In range-based localization, a network of devices with a maximum communication range estimate inter-distance values to their first-hop neighbors. These distances along with knowledge of positions of few anchor nodes are used to localize other nodes in the network using a triangulation based solution. The proposed method is capable of localizing ≈ 90% of nodes in a network with an average degree of ≈ 10.In the second contribution, wireless channel responses, aka. Channel State Information (CSI) is used to estimate the position of a transmitter communicating with a MIMO antenna. In this work, we apply classical learning techniques (K-nearest neighbors) and deep learning techniques (Multi-Layer Perceptron Neural Network and Convolutional Neural Networks) to localize a transmitter in indoor and outdoor contexts. Our work achieved the first place in the indoor positioning competition prepared by IEEE's Communication Theory Workshop among 8 teams from highly reputable universities worldwide by achieving a Mean Square Error of 2.3 cm.; La localisation est le processus d'estimation de la position d'une entité dans un système de coordonnées local ou global. Les applications de localisation sont largement réparties dans des contextes différents. Dans les événements, le suivi des participants peut sauver des vies pendant des crises. Dans le domaine de la santé, les personnes âgées peuvent être suivies pour répondre à leurs besoins dans des situations critiques comme les chutes. Dans les entrepôts, les robots transférant des produits d'un endroit à un autre nécessitent une connaissance précise de ses positions, la position des produits ainsi que des autres robots. Dans un contexte industriel, la localisation est essentielle pour réaliser des processus automatisés qui sont assez flexibles pour être reconfiguré à diverses missions. La localisation est considérée comme un sujet de grand intérêt tant dans l'industrie que dans l'académie, en particulier avec l'avènement de la 5G avec son "Enhanced Mobile Broadband (eMBB)" qui devrait atteindre 10 Gbits/s, "Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC)" qui est moins d'une milliseconde et "massive Machine-Type Communication (mMTC)" permettant de connecter environ 1 million d'appareils par kilomètre.Dans ce travail, nous nous concentrons sur deux principaux types de localisation; la localisation basée sur la distance entre des appareils et la localisation basée sur les empreintes digitales. Dans la localisation basée sur la distance, un réseau d'appareils avec une distance de communication maximale estime les valeurs de distances par rapport à leurs voisins. Ces distances ainsi que la connaissance des positions de quelques nœuds sont utilisées pour localiser d'autres nœuds du réseau à l'aide d'une solution basée sur la triangulation. La méthode proposée est capable de localiser environ 90% des nœuds d'un réseau avec un degré moyen de 10.Dans la localisation basée sur les empreintes digitales, les réponses des chaînes sans fil sont utilisées pour estimer la position d'un émetteur communiquant avec une antenne MIMO. Dans ce travail, nous appliquons des techniques d'apprentissage classiques (K-nearest neighbors) et des techniques d'apprentissage en profondeur (Multi-Layer Perceptron Neural Network et Convolutional Neural Networks) pour localiser un émetteur dans des contextes intérieurs et extérieurs. Notre travail a obtenu le premier prix au concours de positionnement préparé par IEEE Communication Theory Workshop parmi 8 équipes d'universités de grande réputation du monde entier en obtenant une erreur carrée moyenne de 2,3 cm.

ESREL 2020 PSAM 15, 30th European Safety and Reliability Conference and the 15th Probabilistic Safety Assessment and Management Conference, Venise, ITALIE, 01-/11/2020 - 06/11/2020; The introduction of satellite-based localization techniques, relying on GNSS (Global Navigation Satellite Systems), for railway operation is a promising, though challenging issue. Such a technical breakthrough aims to achieve a substantial gain for the railway sector in terms of competitiveness. In recent years, several projects have investigated the introduction of GNSS in railways. However, no proposed solution has been proven to fulfill the railway safety requirements. Moreover, traditional safety assessment methods present limitations in dealing with the complexity of such systems, raising the need to set up new approaches to this aim. The work discussed in this paper is part of a general model-driven approach for safety evaluation of GNSS-based localization in railway operation. In particular, we discuss the main features of our model-based approach and we elaborate on the different safety features that can be investigated based on our models. Considering the safety-critical aspect of the localization function, formal verification methods based on model-checking are adopted to provide safety evidence. Concretely, the overall behavior of the system will be expressed in a modular representation based on the timed automata notation supported by the UPPAAL tool. Such a modular approach permits to consider a variety of system architectures in different operational contexts. We also provide an illustration while taking into account a particular viewpoint that focuses on the operational context. This work can be seen as a first attempt towards adopting model-driven techniques for assessing and qualifying GNSS-based localization systems for railway operation.

The objective of this doctoral thesis consists in the characterization of diffuse and localized deformations during monotonic loading of both isotropic and anisotropic porous sandstones. In particular, the kinematics of emerging and persistent strain localization structures are investigated in a combination of complementary experimental, analytical and numerical approaches, exploring the effect of different true triaxial loading paths in the octahedral plane.A series of experimental loading tests have been performed in a laboratory environment comprising a high pressure true triaxial apparatus (TTA), which is designed to provide access to full-field measurements of one of the sample surfaces at high spacial and temporal resolutions. Important developments contributed in this work enabled to extend the capabilities for this apparatus to perform invariant controlled loading paths, while acquiring direct strain measurements from a combination of strain gauges and digital image correlation (DIC). Using this apparatus, two experimental campaigns have been realized, focusing on the mechanical characterization of both a well-studied isotropic Vosges sandstone and a newly studied anisotropic Vosges sandstone. The later sandstone has been selected for the organization of its granular fabric in thin bedding plane layers of variable porosity. The results from these series of mechanical loading experiments contribute an original insight into the emergence and development of localized deformation during different stages of loading. A combined analysis is performed on the evolution of the macroscopic stress-strain responses, full-field measurements of incremental strains through DIC, as well as post-mortem x-ray tomography. Additionally, in this investigation exploring rarely considered loading paths, the independent role of the mean stress, the Lode angle and the orientation of the bedding planes is systematically studied according to their respective influence on the material strength, the manifestation of localized structures and the transition towards a ductile behavior of the material.In terms of analytical development, a bifurcation analysis is proposed for a novel three invariant model, validated with experimental results obtained for the isotropic sandstone. This theoretical model, proved to be successful in predicting both the deformation band inclination and the dilatancy angle of the material at failure.In parallel, a double scale model based on numerical homogenization is presented. In this approach, a macro 2D finite element model (FEM) is coupled to a micro 3D discrete element model (DEM) at the particle scale of a representative elementary volume (REV) in the frame of a hierarchical scheme (FEMxDEM), with second gradient regularization. This model is extended in the scope of this work to the study of cemented granular materials, with the development of a frictional-cohesive damageable contact law, implemented at the DEM level. In an extensive series of true triaxial loading simulations, the hierarchical numerical model is used to explore both the influence of different micro-structural arrangements (DEM) and heterogeneities at the sample scale (FEM). In this respect, two types of anisotropies resulting from heterogeneities defined at each scales are further investigated. The mechanical response and localized deformation, emerging from the micro-scale constitutive model, is shown to display significant correspondence with experimental observations in the studied Vosges sandstones.This combination of advanced experimental, analytical and numerical studies contributes a unique insight into important and open questions regarding the mechanical response and deformation processes of cemented granular materials, Ce travail de thèse s'intéresse à la caractérisation de la déformation diffuse et localisée dans les grès isotropes et anisotropes sous contrainte de chargement monotone. En particulier, la cinématique de la localisation émergente et continue est étudiée dans une approche à la fois expérimentale, analytique et numérique, explorant l'effet de différentes sollicitations triaxial vrai dans le plan octaédrique.Plusieurs séries d'essais expérimentaux ont été réalisées en laboratoire, au sein d'une cellule de chargement en triaxial vrai (TTA), permettant la mesure de champs cinématiques à haute résolution spatiale et temporelle à la surface de l'échantillon. D'importants développements apportés au court de ce travail de thèse ont permis l'implémentation de modes de chargement par contrôle des invariants du tenseur de contrainte, tout en mesurant les déformations en temps réel par combinaison de jauges de déformation et mesures par corrélation d'images numériques (DIC). Utilisant cet appareil expérimental, deux campagnes d'essais ont été réalisées, mettant l'emphase sur la caractérisation du comportement mécanique d'un grès des Vosges isotrope largement étudié, ainsi que d'un grès des Vosges anisotrope nouvellement étudié. Ce dernier grès ayant été sélectionné pour sa composition matérielle en plans de litage orienté et organisé en couches de différentes porosités. Les séries d'essais mécaniques sur ces grès fournissent un apport important à la compréhension du caractère émergent et évolutif de la localisation, à différents stades du chargement déviatoire. Le caractère unique ce ces essais permet ainsi une analyse comparative approfondie entre la réponse macroscopique en contrainte-déformation et l'analyse des champs cinématiques par la DIC, et par tomographie à rayons X post-mortem. De plus, explorant des chemins de contrainte encore peu étudiés, l'analyse des essais expérimentaux sur le rôle indépendant de la contrainte moyenne, de l'angle de Lode et de l’orientation des plans de litage apporte une contribution novatrice à l'étude du comportement mécanique des roches poreuses. En particulier, la résistance à la rupture du grès, la manifestation de la localisation , ainsi que la transition du comportement ductile sont étudiées sous différentes conditions de chargement.En ce qui a trait au développement analytique, une analyse en bifurcation est proposée pour un modèle original à trois invariants, validé dans le cas des essais expérimentaux obtenus pour le grès isotrope. La pertinence de ce modèle théorique est démontrée pour la prédiction de l'orientation des bandes de cisaillement et de l'angle de dilatance à la rupture.Parallèlement, un modèle double-échelle basé sur l'homogénéisation numérique est présenté. Dans cette approche combinée, un modèle macroscopique en 2D des éléments finis (FEM) est couplé à un modèle microscopique en 3D des éléments discrets (DEM), sur la base d'un volume élémentaire représentative (VER) et dans la cadre d'un système hiérarchique (FEMxDEM) comportant une régularisation par second gradient. Ce modèle est étendu dans la portée des présents travaux pour l'étude des matériaux granulaire cimentés, par le développement d'une loi frictionnelle-cohésive endommageable au niveau de la DEM. Dans une vaste étude numérique de simulations en conditions de chargement triaxial vrai, ce modèle hiérarchique est utilisé afin d'explorer l'effet de différents arrangements granulaire (DEM), ainsi que différentes distributions hétérogènes à l'échelle macroscopique (FEM). En ce sens, deux types d'anisotropies résultant de l'hétérogénéité, définie à chacune des échelles, sont davantage étudiés. La réponse mécanique et la déformation localisée, émergeant du modèle constitutif à l'échelle du VER, démontrent une bonne concordance des comportements mécaniques complexes par rapport aux résultats de l'étude expérimentale.

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.

The biomineralization of calcium carbonates is a common process in bacteria, however, the underlying molecular mechanisms remain poorly understood. Recently, intracellular biomineralization of amorphous calcium carbonate phases (iACC) has been discovered in environmentally and phylogenetically widespread cyanobacteria. An orphan gene of unknown function, named ccyA and coding for a protein named Calcyanin, has been identified only in these cyanobacteria. My thesis work consisted in developing a genetic approach to analyze the in vivo function of the ccyA gene and determine whether or not the encoded protein is involved in the formation of iACCs. The failure of ccyA deletion attempts in Cyanothece sp. PCC 7425 and Synechococcus sp. PCC 6312 suggests that this gene could be essential to cells viability. We have therefore introduced a plasmid allowing heterologous expression of ccyA in model cyanobacteria that do not naturally form iACC. The constitutive expression of various ccyA sequences in Synechococcus elongatus PCC 7942 is slowed down compared to that of the wild strain. In agreement, ccyA-expressing mutants have more dead cells than the wild-type strain. Finally, these mutants have more intracellular calcium than the wild strain, suggesting a modification of calcium homeostasis. Finally, I introduced plasmids by conjugation in Cyanothece sp. PCC 7425 and Synechococcus sp. PCC 6312 allowing them to overproduce ccyA. Calcyanin fused with eGFP is localized to the membrane and poles of cells in Synechococcus sp. PCC 6312.; La biominéralisation des carbonates de calcium est un processus répandu chez les bactéries. Cependant les mécanismes moléculaires sous-jacents restent mal compris. Récemment, la biominéralisation intracellulaire de phases amorphes de carbonate de calcium (iACC) a été découverte chez des cyanobactéries répandues environnementalement et phylogénétiquement. Un gène orphelin de fonction inconnue, nommé ccyA et codant pour une protéine nommée Calcyanine, a été identifié uniquement chez ces cyanobactéries. Ainsi mon travail de thèse a consisté à développer une approche génétique pour analyser la fonction in vivo du gène ccyA et déterminer si la protéine qu’il code est impliquée ou non dans la formation des iACC. L’échec des tentatives de délétion de ccyA chez Cyanothece sp. PCC 7425 et Synechococcus sp. PCC 6312 suggère que ce gène leur est essentiel. Nous avons donc construit une expression hétérologue de ccyA dans des cyanobactéries modèles ne formant pas naturellement des iACC. L’expression constitutive de diverses séquences du gène ccyA a montré que la croissance de Synechococcus elongatus PCC 7942 est ralentie par rapport à celle de la souche sauvage. En accord, les mutants exprimant le ccyA présentent plus de cellules mortes que la souche sauvage. Enfin, ces mutants possèdent plus de calcium intracellulaire que la souche sauvage, suggérant une modification de l’homéostasie du calcium. Enfin, j’ai introduit des plasmides par conjugaison chez Cyanothece sp. PCC 7425 et Synechococcus sp. PCC 6312 leur permettant de surproduire ccyA. La Calcyanine fusionnée avec la eGFP se localise à la membrane et aux pôles des cellules chez la souche Synechococcus sp. PCC 6312.

National audience; Location is an information used by many fields in both civil and military: warfare, exploration, aeronautical / naval / space navigation, construction, logistics, etc. Since the Second World War and the democratization of general public radio equipment (smartphones, GNSS receivers, etc.), localization by radio waves has gradually established itself as the standard method of localization in a large number of fields. From the last century until today, the capacities of localization systems have increased, thanks to the constant improvement of the computing power of integrated circuits and their miniaturization, allowing to integrate localization functionalities in a growing number of mobile equipments. The measurement of the radio signals and the calculations necessary for the position estimation can now be done by equipments of reduced size. Most of the time, current solutions use fixed and wired-powered radio equipment to allow the location of mobile connected objects. However, it is preferable for many use cases that the entire system runs on batteries: temporary deployments, environments without a power supply network, installation costs too high... It is therefore necessary to evaluate and improve the energy autonomy of current positioning algorithms. Many connected objects are already in circulation, and research around a location system compatible with this already existing equipments arouses great research interest. A large part of current connected objects using standardized protocols in the ISM 2.4GHZ band, many studies assess the relevance of standard radio protocols using it. The Bluetooth standard is widespread and energy efficient, which makes it an attractive candidate for indoor positioning. There are many studies presenting a positioning system using this protocol, but there is no conclusive comparison on the performance of the main existing algorithms using ultra low consumption hardware. The objective of this study is to develop a positioning system applied to indoor positioning, using the Bluetooth protocol and fully autonomous on battery. A comparison between the main techniques and algorithms already existing (reception power (RSSI), time of arrival (ToA) and angle of arrival (AoA)) will be carried out and energy autonomy will be evaluated. First, the physical models of these three techniques are compared, and a parametric optimization allowing to go back to a position from the raw measurements is presented. Different energy management strategies are presented and the methods used to perform the measurements for low power location are detailed. Finally, the energy performance of the system is evaluated, the overall autonomy is estimated and the position error distribution function is given for each of the three techniques is compared.; La localisation est une information exploitée par de nombreux domaines aussi bien dans le civil que le militaire : guerre, exploration, navigation aéronautique/navale/spatiale, construction, logistique, etc. Depuis la seconde guerre mondiale et la démocratisation des équipements radios grand public (téléphones, récepteurs GNSS, etc.), la localisation par ondes radio s'est progressivement imposée comme la méthode standard de localisation dans un grand nombre de domaines. Depuis le siècle dernier jusqu'à aujourd'hui, les capacités des systèmes de localisation ont augmentées, grâce à l'amélioration constante de la puissance de calcul des circuits intégrés et leur miniaturisation, permettant d'intégrer des fonctionnalités de localisation dans un nombre croissant d'équipements mobiles. La mesure des signaux radios et les calculs nécessaires à l'estimation de position peuvent maintenant se faire sur des équipements embarqués de taille réduite. Cependant, les solutions actuelles utilisent la plupart du temps des équipements radios fixes et alimentés en filaire pour permettre la localisation des objets connectés mobiles. Or, il est préférable pour de nombreux cas d'utilisation que l'intégralité du système soit sur batteries : déploiements temporaires, environnements sans réseau d'alimentation, coûts d'installation trop importants. Il est donc nécessaire d'évaluer et d'améliorer l'autonomie énergétique des algorithmes de localisation actuels. De nombreux objets connectés sont déjà en circulation, la recherche autour d'un système de localisation compatible avec ces équipements déjà existants suscite un grand intérêt de recherche. Une grande partie des objets connectés actuels utilisant des protocoles standardisés dans la bande ISM 2.4GHZ, de nombreuses études évaluent la pertinence des protocoles radio standard qui l'utilisent. Le standard Bluetooth est très répandu et économe en énergie, ce qui en fait un candidat intéressant pour la localisation en intérieur. Les études présentant un système de localisation utilisant ce protocole sont nombreuses, mais il n'y a pas de comparatif concluant sur les performances des principaux algorithmes existants en utilisant un matériel ultra basse consommation. L'objectif de cette étude est d'étudier et de développer un système de localisation appliqué à la localisation en intérieur, utilisant le protocole Bluetooth et entièrement autonome sur batterie. Une comparaison entre les principales techniques et algorithmes déjà existants (puissance de réception (RSSI), temps d'arrivée (ToA) et angle d'arrivée (AoA)) sera effectuée et l'autonomie énergétique sera évaluée. Dans un premier temps, les modèles physiques de ces trois techniques sont comparées, et une optimisation paramétrique permettant de remonter à une position à partir des mesures brutes est présentée. Différentes stratégies de gestion de l'énergie sont présentées et les méthodes utilisées pour effectuer les mesures pour la localisation à basse consommation sont détaillées. Finalement, Les performances énergétiques du système sont évaluées, l'autonomie globale est estimée et la fonction de répartition de l'erreur de position est donnée pour chacune des trois techniques comparées.

What happens when a quantum many-body system is brutally driven away fromequilibrium ? Toward which kind of states does it relax and what informationcan one extract from the resulting dynamics ? Providing answers to these questionsis a challenging problem that spured the interest of a whole community ofphysicists. However, the numerical cost required to investigate the behaviour ofthese systems, particularly for large system sizes, motivated the development ofcutting-edge numerical and theoretical techniques.This thesis aims at contributing to these efforts by proposing a set of methodsbased on a representation of the systems in terms of a Gaussian field theory, withthe purpose of studying the evolution of spin systems. More specifically, thesemethods are applied to several models inspired by cold-atoms experiments simulatingthe behaviour of spin systems, with a stress on the study of localizationphenomena. Therefore, this thesis highlights the emergence of localization in systemsdevoid of disorder due to an interference effect, the so-called Aharonov-Bohmcaging; as well as a geometrically disordered quantum Ising model displaying adynamics exploring a rich spectrum ranging from balistic diffusion to anomalousdiffusion, an then localization - this last example offers a scenario richer than theone exhibited by the dynamics of free particles in a disordered medium. Finally,we explored the possibility for Gaussian approaches to describe the dynamics ofinteracting systems and their relaxation toward thermal states.; Que se passe-t-il quand un système quantique à N corps est brutalement amené loin de son état d’équilibre ? Vers quelle sorte d’état relaxe-t-il et quelle information peut-on extraire de sa dynamique ? Fournir des réponses à ses questions est un problème difficile qui a suscité l’intérêt de toute une communauté de physiciens. Cependant, le coût numérique important requis pour étudier le comportement de ces systèmes, en particulier pour de grandes tailles, a motivé le développement de méthodes numériques et théoriques de pointes. Cette thèse s’inscrit dans la continuité de ces efforts en proposant un ensemble de méthodes basées sur une représentation en termes d’une théorie de champs Gaussiens afin d’étudier l’évolution des systèmes de spins. Plus particulièrement,ces méthodes sont appliquées `a plusieurs modèles inspirés par les expériences d’atomes froids simulant le comportement de systèmes de spins avec un accent particulier sur l’étude des phénomènes de localisations. Cette thèse présente donc des résultats mettant en évidence l’émergence de la localisation dans des systèmes sans désordre par un effet d’interférence appelé cage d’Aharonov-Bohm ; ainsi qu’une dynamique explorant un riche spectre allant de la diffusion balistique`a la localisation, en passant par la diffusion anormale, cela dans un modèle d’Ising quantique avec désordre géométrique — ce dernier exemple présence un scénario bien plus riche que celui offert par la dynamique des particules libres dans un milieu désordonné. Enfin, nous avons exploré la possibilité pour les approches gaussiennes de décrire la dynamique de systèmes interagissant et leur relaxation vers des états thermiques.

What happens when a quantum many-body system is brutally driven away fromequilibrium ? Toward which kind of states does it relax and what informationcan one extract from the resulting dynamics ? Providing answers to these questionsis a challenging problem that spured the interest of a whole community ofphysicists. However, the numerical cost required to investigate the behaviour ofthese systems, particularly for large system sizes, motivated the development ofcutting-edge numerical and theoretical techniques.This thesis aims at contributing to these efforts by proposing a set of methodsbased on a representation of the systems in terms of a Gaussian field theory, withthe purpose of studying the evolution of spin systems. More specifically, thesemethods are applied to several models inspired by cold-atoms experiments simulatingthe behaviour of spin systems, with a stress on the study of localizationphenomena. Therefore, this thesis highlights the emergence of localization in systemsdevoid of disorder due to an interference effect, the so-called Aharonov-Bohmcaging; as well as a geometrically disordered quantum Ising model displaying adynamics exploring a rich spectrum ranging from balistic diffusion to anomalousdiffusion, an then localization - this last example offers a scenario richer than theone exhibited by the dynamics of free particles in a disordered medium. Finally,we explored the possibility for Gaussian approaches to describe the dynamics ofinteracting systems and their relaxation toward thermal states.; Que se passe-t-il quand un système quantique à N corps est brutalement amené loin de son état d’équilibre ? Vers quelle sorte d’état relaxe-t-il et quelle information peut-on extraire de sa dynamique ? Fournir des réponses à ses questions est un problème difficile qui a suscité l’intérêt de toute une communauté de physiciens. Cependant, le coût numérique important requis pour étudier le comportement de ces systèmes, en particulier pour de grandes tailles, a motivé le développement de méthodes numériques et théoriques de pointes. Cette thèse s’inscrit dans la continuité de ces efforts en proposant un ensemble de méthodes basées sur une représentation en termes d’une théorie de champs Gaussiens afin d’étudier l’évolution des systèmes de spins. Plus particulièrement,ces méthodes sont appliquées `a plusieurs modèles inspirés par les expériences d’atomes froids simulant le comportement de systèmes de spins avec un accent particulier sur l’étude des phénomènes de localisations. Cette thèse présente donc des résultats mettant en évidence l’émergence de la localisation dans des systèmes sans désordre par un effet d’interférence appelé cage d’Aharonov-Bohm ; ainsi qu’une dynamique explorant un riche spectre allant de la diffusion balistique`a la localisation, en passant par la diffusion anormale, cela dans un modèle d’Ising quantique avec désordre géométrique — ce dernier exemple présence un scénario bien plus riche que celui offert par la dynamique des particules libres dans un milieu désordonné. Enfin, nous avons exploré la possibilité pour les approches gaussiennes de décrire la dynamique de systèmes interagissant et leur relaxation vers des états thermiques.

This PhD thesis deals with supervized machine learning and statistics. The main goal is to use localization techniques to derive fast rates of convergence, with a particular focus on robust learning and interpolation problems.Localization methods aim to analyze localized properties of an estimator to obtain fast rates of convergence, that is rates of order O(1/n), where n is the number of observations. Under assumptions, such as the Bernstein condition, such rates are attainable.A robust estimator is an estimator with good theoretical guarantees, under as few assumptions as possible. This question is getting more and more popular in the current era of big data. Large dataset are very likely to be corrupted and one would like to build reliable estimators in such a setting. We show that the well-known regularized empirical risk minimizer (RERM) with Lipschitz-loss function is robust with respect to heavy-tailed noise and outliers in the label. When the class of predictor is heavy-tailed, RERM is not reliable. In this setting, we show that minmax Median of Means estimators can be a solution. By construction minmax-MOM estimators are also robust to an adversarial contamination.Interpolation problems study learning procedure with zero training error. Surprisingly, in large dimension, interpolating the data does not necessarily implies over-fitting. We study a high dimensional Gaussian linear model and show that sometimes the over-fitting may be benign.; Cette thèse de doctorat est centrée sur l'apprentissage supervisé. L'objectif principal est l'utilisation de méthodes de localisation pour obtenir des vitesses rapides de convergence, c'est-à-dire, des vitesse de l'ordre O(1/n), où n est le nombre d'observations. Ces vitesses ne sont pas toujours atteignables. Il faut imposer des contraintes sur la variance du problème comme une condition de Bernstein ou de marge. Plus particulièrement, dans cette thèse nous tentons d'établir des vitesses rapides de convergences pour des problèmes de robustesse et d'interpolation.On dit qu'un estimateur est robuste si ce dernier présente certaines garanties théoriques, sous le moins d'hypothèses possibles. Cette problématique de robustesse devient de plus en plus populaire. La raison principale est que dans l'ère actuelle du “big data", les données sont très souvent corrompues. Ainsi, construire des estimateurs fiables dans cette situation est essentiel. Dans cette thèse nous montrons que le fameux minimiseur du risque empirique (regularisé) associé à une fonction de perte Lipschitz est robuste à des bruits à queues lourde ainsi qu'a des outliers dans les labels. En revanche si la classe de prédicteurs est à queue lourde, cet estimateur n'est pas fiable. Dans ce cas, nous construisons des estimateurs appelé estimateur minmax-MOM, optimal lorsque les données sont à queues lourdes et possiblement corrompues.En apprentissage statistique, on dit qu'un estimateur interpole, lorsque ce dernier prédit parfaitement sur un jeu d'entrainement. En grande dimension, certains estimateurs interpolant les données peuvent être bons. En particulier, cette thèse nous étudions le modèle linéaire Gaussien en grande dimension et montrons que l'estimateur interpolant les données de plus petite norme est consistant et atteint même des vitesses rapides.

This PhD thesis deals with supervized machine learning and statistics. The main goal is to use localization techniques to derive fast rates of convergence, with a particular focus on robust learning and interpolation problems.Localization methods aim to analyze localized properties of an estimator to obtain fast rates of convergence, that is rates of order O(1/n), where n is the number of observations. Under assumptions, such as the Bernstein condition, such rates are attainable.A robust estimator is an estimator with good theoretical guarantees, under as few assumptions as possible. This question is getting more and more popular in the current era of big data. Large dataset are very likely to be corrupted and one would like to build reliable estimators in such a setting. We show that the well-known regularized empirical risk minimizer (RERM) with Lipschitz-loss function is robust with respect to heavy-tailed noise and outliers in the label. When the class of predictor is heavy-tailed, RERM is not reliable. In this setting, we show that minmax Median of Means estimators can be a solution. By construction minmax-MOM estimators are also robust to an adversarial contamination.Interpolation problems study learning procedure with zero training error. Surprisingly, in large dimension, interpolating the data does not necessarily implies over-fitting. We study a high dimensional Gaussian linear model and show that sometimes the over-fitting may be benign.; Cette thèse de doctorat est centrée sur l'apprentissage supervisé. L'objectif principal est l'utilisation de méthodes de localisation pour obtenir des vitesses rapides de convergence, c'est-à-dire, des vitesse de l'ordre O(1/n), où n est le nombre d'observations. Ces vitesses ne sont pas toujours atteignables. Il faut imposer des contraintes sur la variance du problème comme une condition de Bernstein ou de marge. Plus particulièrement, dans cette thèse nous tentons d'établir des vitesses rapides de convergences pour des problèmes de robustesse et d'interpolation.On dit qu'un estimateur est robuste si ce dernier présente certaines garanties théoriques, sous le moins d'hypothèses possibles. Cette problématique de robustesse devient de plus en plus populaire. La raison principale est que dans l'ère actuelle du “big data", les données sont très souvent corrompues. Ainsi, construire des estimateurs fiables dans cette situation est essentiel. Dans cette thèse nous montrons que le fameux minimiseur du risque empirique (regularisé) associé à une fonction de perte Lipschitz est robuste à des bruits à queues lourde ainsi qu'a des outliers dans les labels. En revanche si la classe de prédicteurs est à queue lourde, cet estimateur n'est pas fiable. Dans ce cas, nous construisons des estimateurs appelé estimateur minmax-MOM, optimal lorsque les données sont à queues lourdes et possiblement corrompues.En apprentissage statistique, on dit qu'un estimateur interpole, lorsque ce dernier prédit parfaitement sur un jeu d'entrainement. En grande dimension, certains estimateurs interpolant les données peuvent être bons. En particulier, cette thèse nous étudions le modèle linéaire Gaussien en grande dimension et montrons que l'estimateur interpolant les données de plus petite norme est consistant et atteint même des vitesses rapides.

Cette étude porte sur les changements de localisation des productions agricoles au sein de l'Union européenne. Ces phénomènes sont analysés grâce à la construction de deux modèles d'économie géographique. Le premier présente la répartition de deux activités agricoles sur un territoire. Il est centré sur la représentation des marchés agricoles et inspiré des travaux de Krugman (1991). Il permet d'identifier certains déterminants (coûts de transport, politiques publiques...) des phénomènes de spécialisation ou de diversification de la production agricole sur un territoire. Le second modèle présente la répartition de deux activités dans deux espaces productifs. Il montre comment, lors d'une intégration, les politiques économiques de nature réglementaire (différenciation territoriale des produits) peuvent infléchir les phénomènes de concentration géographique des activités agricoles. Afin de valider les résultats issus des deux modèles, l'étude de la localisation des biens agricoles est réalisée pour la période 1983/1995, selon une typologie (30 bassins de production) établie sur la base du Réseau d'information comptable agricole (RICA). Elle permet de mettre en évidence que les phénomènes de spécialisation et de concentration des productions sont propres à chaque produit, en fonction de leurs caractéristiques et de leur appartenance, ou non, à une Organisation commune de marché. La mise en place d'indicateurs de compétitivité des bassins et les tests économétriques qui en découlent permettent de présenter l'influence des différents déterminants sur l'évolution de la localisation géographique des biens agricoles. Alors que la concentration des produits soutenus est freinée par les politiques publiques, les produits "agro-industriels" non soutenus vont se concentrer dans les bassins disposant d'un accès au marché communautaire (coûts de transport).

World energy demand is still mostly satisfied by traditional sources of fossil energy. Nevertheless, over the last decade, hybrid or multi-sources energy systems have become viable alternatives for energy production because they capitalize on the strengths of conventional energy sources as well as the ecofriendly benefits of renewable energy sources. The need to consider this type of hybrid system can be justified by the fact that renewable energy resources, in addition to being more expensive, are often disturbed by seasonal variations and cannot be considered as a reliable continuous source of energy. As part of this thesis, we carried out a review of the literature of different optimization problems related to systems with multi-sources of energy. At first, we worked on the problem of localization of multi-source energy systems. The objective was to establish an energy profile or potential of a geographical area by considering economic, social and environmental criteria. Then, we are interested in optimizing energy contracts to meet global consumption needs by considering "ecofriendly" aspects of these contracts. We have proposed mathematical models and resolution methods for optimizing the choice of multi-sources energy contracts considering deterministic and random demands.; La demande énergétique mondiale est encore majoritairement satisfaite par les sources traditionnelles d’énergie fossile. Néanmoins, au cours de la dernière décennie, les systèmes énergétiques multi-sources sont devenus des alternatives viables pour la production de l'énergie car ils permettent de capitaliser sur les points forts des sources conventionnelles mais également sur les sources d’énergie renouvelables. L’intérêt de considérer ce type de systèmes hybrides réside dans le fait que les ressources d’énergie renouvelables, en plus de leurs coûts, sont souvent impactées par des variations saisonnières et ne peuvent être considérées comme un apport d'énergie continu et déterministe. Nous avons réalisé, dans le cadre de cette thèse, une revue de la littérature des différents problèmes d’optimisation en relation avec les systèmes énergétiques multi-sources. Dans un premier temps, nous avons travaillé sur la problématique de la localisation des systèmes énergétiques multi-sources. L’objectif est établir un profil ou un potentiel énergétique d’une zone géographique en considérant des critères économiques, sociaux et environnementaux. Ensuite, nous nous sommes intéressés à l’optimisation des contrats d’énergie pour répondre au besoin global de consommation en considérant des aspects «éco-responsables» de ces contrats. Nous avons proposé des modèles mathématiques et des méthodes de résolution pour l’optimisation du choix des contrats d’énergie multi-sources en considérant à la fois des demandes déterministes et des demandes aléatoires.

In this thesis, we investigate different facets of localization and communication services motivated by the symbiosis between them in the millimeter wave (mm-Wave) context for the fifth generation (5G) of wireless communications. Our aim is twofold: first, show that this duality is mutually beneficial to both services, and second, aim towards a co-existence to capture these benefits in order to bring forth mm-Wave as a strong contender for 5G. First, we look into how beamforming, an integral part of mm-Wave communications, can aid in improving the localization performance. After characterizing the localization performance in terms of Cramer-Rao lower bound (CRLB), we show that with optimized beamforming, the estimation of localization variables (delay, angle of departure (AoD) and angle of arrival (AoA)) improves. Then we consider the problem of co-existence of the two services together in the same system while sharing time and frequency resources. We study the non-trivial trade-off between the performances of the two services during this resource budgeting. Then, relying on this trade-off, we design an optimal resource allocation scheme while also optimizing the beamwidth in order to ascertain high performance in terms of both localization and communication. In the same context, we also look into different applications of this improved location information namely initial access, channel estimation and simultaneous localization and communication (SLAM). We show that the related performances improve in terms of quality, latency and/or complexity in comparison to the conventional methods.; Dans ce travail de thèse, on se proposait d’explorer les synergies inhérentes entre services de radiolocalisation et de communication au sein de systèmes sans fil en bandes millimétriques (mm-Wave). Ces derniers sont actuellement pressentis pour couvrir les besoins de la cinquième génération (5G) de réseaux en termes de débits et de charges utiles. Un objectif général consistait alors à montrer comment ces deux fonctions pouvaient s’avérer mutuellement bénéfiques. Tout d'abord, nous avons étudié comment la formation de faisceau (au sens du pré-codage) pouvait contribuer à améliorer les performances de localisation, pour des systèmes multi-porteuses mono- et multi-utilisateurs. En particulier, en s’appuyant sur les performances théoriques de localisation au sens de la limite inférieure de Cramér-Rao (CRLB), nous avons montré qu'il était possible, au moyen d’une formation de faisceau optimisée, d’améliorer l'estimation de variables radio intermédiaires, telles que le délai, l'angle de départ (AoD) et/ou l'angle d'arrivée (AoA) du signal transmis, et in fine, l’estimation de la position et/ou de l’orientation du mobile. Nous avons ensuite considéré le problème de la coexistence des deux services, en envisageant différentes stratégies de budgétisation et de partage de ressources, en temps et en fréquence. A cette occasion, nous avons illustré la présence de compromis non-triviaux entre les performances de localisation et de communication. Nous avons alors proposé des schémas d’allocation de ressources et d’optimisation des faisceaux (en termes de largeur et/ou d’alignement), permettant d’assurer conjointement le meilleur niveau de performances pour les deux services. Nous avons enfin étudié la possibilité d’exploiter explicitement l’information de localisation ainsi acquise, en particulier pour l'accès initial, l’estimation de canaux multi-trajets, ou encore la localisation et la cartographie simultanées (SLAM). En comparaison d’approches plus conventionnelles, nous avons montré comment les performances de telles applications pouvaient être améliorées en termes de précision, de latence et/ou de complexité calculatoire.

The ERSAT-Galileo Game Changer research project, which concluded last November, has laid the foundations for GNSS satellite location technology to support train positioning on secondary railways, potentially reducing the cost of ERTMS deployment.This paper summarizes the main contributions of the project and the perspectives.