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Since 1996, the CEA's Military Applications Division (DAM) guaranties the reliability and safety of Frenchnuclear warheads without conducting any further nuclear test. It relies particularly on major facilities forvalidating the equations used to model the functioning of nuclear weapons. Among them, the Megajoule Laser(LMJ) allows studying experimentally, as "laboratory" measurements, representative phenomena gatheringtime·scale and space distribution of extreme temperature and pressure conditions. These experiments are ledwith millimetric objects named microshells. Before experimenting them, these microshells are characterizedusing X·rays technics. On the radiographies, one can observe straight gray level variations which are generatedby the phase contrast phenomenon added to x·rays absorption contrast. Information included in this formercontrast is used to sharply determine microshell's edges. The delimiting points of these edges are thenintegrated as input data to compute microshell's surface form defects. A study is also led to determine theoptimized number of radiographies needed for estimating the search defect modes. Measurement uncertainty isfinally evaluated, thus giving a complete microshell's characterization.; Depuis l'arrêt définitif des essais nucléaires, la Direction des Applications Militaires (DAM) du CEA s'appuiesur le triptyque modélisation physique - validation expérimentale - simulation numérique pour comprendre,prévoir et garantir le fonctionnement des armes nucléaires. Parmi les grands équipements contribuant à lavalidation des modèles physiques implémentés dans les logiciels de calcul, le Laser MegaJoule permetd'étudier expérimentalement des phénomènes de même nature que ceux intervenant dans les armes. La familled'objets expérimentés sur cette installation est dénommée « microcibles laser». Les microballons intégrés dansces microcibles sont caractérisés par des techniques de radiographie X. Les brusques variations de niveau degris observées sur les clichés X de microballons témoignent de la 'présence d'un phénomène de contraste dephase, contraste s'ajoutant au contraste d'absorption. L'information contenue dans ce phénomène est utiliséepour une détection de contours du microballon radiographié. Les points trouvés lors de la détection de contourssont alors utilisés par un algorithme d'estimation des défauts de formes des surfaces des microballons. Uneétude paramétrique permet d'identifier le nombre de clichés nécessaire à l'estimation des défauts de forme enfonction du nombre de modes souhaités. L'incertitude de la méthode d'estimation est calculée permettant lacaractérisation complète du microballon.

The presented work is part of a larger project called SHARE, which consists in developing a universal new generation ground control station for the monitoring and the control of fixed and rotary wing UAVs (Unmanned Aerial Vehicle).The objective of this PhD thesis is to develop a generic ground control station simulator capable of simulating in real time different types of UAVs, onboard sensors, several flight environments, and various military missions which are defined according to the STANAG 4586 standard. First, we introduce the model of the different parts of the station, and then we present the architecture adopted for the simulator and the control module. The latter is divided into several hierarchical levels; the upper level contains the path planning algorithms for fixed wing HALE (High Altitude, Long Endurance) UAV. These algorithms are used to calculate an admissible path between initial and final position by minimizing a cost function.Finally, in order to manage missions online, we developed a decision support system that is capable of performing a variety of objectives. This system also supplies the operator the best paths proposed by planning algorithms. This tool aims to help the station operator to make the decision by maximizing the rewards obtained during the achieving the objectives and minimizing certain criteria (resource consumption, danger, weather,..).; Ce travail s’inscrit dans le projet plus global SHARE dont l’objectif principal est de concevoir une station de contrôle sol universelle mono-opérateur de nouvelle génération pour le contrôle et la commande de drones à voilure fixe et voilure tournante.L’objectif de cette thèse est de développer un simulateur générique de la station de contrôle capable de simuler en temps réels les différents types de drones, les capteurs embarqués (caméra), l’environnement et les différentes missions militaires définies par le standard STANAG 4586. Après une modélisation des différentes parties de la station, nous présentons l’architecture adoptée pour le simulateur et le module de contrôle. Ce dernier est divisé en plusieurs niveaux hiérarchiques, dont le niveau supérieur contient les algorithmes de planification de trajectoire pour les drones à voilure fixe HALE (haute altitude, longue endurance). Ces algorithmes servent à calculer un chemin admissible entre un point de départ et un point d’arrivée en minimisant une fonction de coût.Enfin nous avons développé un système d’aide à la décision pour la gestion en ligne des missions, capable de réaliser une sélection d’objectifs, et une sélection du meilleur chemin proposé par les algorithmes de planification de trajectoire. Cet outil a pour objectif d’aider l’opérateur de la station à prendre la meilleure décision en maximisant les récompenses obtenues lors de la réalisation des objectifs et en minimisant certains critères tels que la consommation des ressources, le danger, les conditions météorologiques, etc.

This thesis proposes a general methodology for identifying and reconstructing sensor faults on dynamical processes. This identification theory provides a general framework for the problem of "observability with unknown inputs". Next, a framework for fault detection and isolation of sensors and actuators is proposed. The FDI sheme is based on bank of high-gain observers. A simulation study of a waste water treatment plant shows the effectiveness of the proposed approach.The second point evoked in the thesis is the observability of nonlinear dynamic systems and state estimation. The Extended Kalman Filter (EKF) is a widely used observer for such nonlinear systems. However, it suffers from the lack of theoretical justifications. The EKF, when applied to a system put in a normal form of observability, it acquires the property of global exponential convergence. Unfortunately, this latter observer (HG-EKF) is very sensitive to measurement noise. In order to combine the behaviors of the EKF (efficiency with respect to noise smoothing) and of the HG-EKF (reactivity to large estimation errors), (Boizot et al, 2010) proposed an adaptive high gain observer. This observer is applied to a MIMO nonlinear system of an Activated Sludge Process. A comparison study of the performances of the three observers under consideration is carried out. Results show a clearly better state estimation for the adaptive observer., Ce travail de thèse propose une méthode générale de reconstruction de défauts. Cette méthode donne un aperçu sur le problème d’observabilité des entrées inconnues. Par la suite, une méthodologie de détection et d’isolation de défauts capteurs et actionneurs est proposée. Le schéma de FDI est basé sur une banque d’observateurs. L’implémentation de cette méthode pour un modèle ASM1 réduit conduit à une table de signature fortement localisante.La deuxième partie porte sur la problématique de « l’observation des systèmes non linéaires ». Le filtre de Kalman étendu (FKE) est l’un des observateurs les plus largement utilisé à cette fin. Cependant, la convergence de cet observateur n’est pas prouvée. Lorsque le FKE est appliqué à un système mis sous une forme canonique d’observabilité, il acquiert, des propriétés de convergence exponentielle globales. Cependant, ce dernier entraine une amplification de bruit. Afin de combiner l’efficacité d’un FKE en termes de lissage de bruit, et la réactivité d’un OKE grand gain face aux larges variations, [Boizot et al., 2010] ont proposé un observateur adaptatif. Ainsi, cet observateur est appliqué au système non-linéaire MIMO d’une station d’épuration biologique. Une étude comparative entre ces trois observateurs est menée afin de mettre en évidence la pertinence de l’observateur adaptatif.