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Naval mine hunting missions consist in detecting and locating mines. To reduce human risk, this mission can be realized with an autonomous multi-robot system. However, the underwater context imposes extremely strong constraints on communications, which imply major difficulties in establishing cooperation strategies. Moreover, these missions are dynamic by nature because it is necessary to identify the detected suspicious objects. The robots must therefore react to new targets and distribute them within the fleet. Finally, there may be more than one way to achieve an objective, and specific constraints may be imposed by the operator. These elements induce complex dependencies on the tasks to achieve.The distribution of these objectives within the system defines ``Multi-Robot Task Allocation Problems (MRTA)'' to be solved before and during the mission. Given the specificities of the mission, such as communication constraints and complex dependencies that may link tasks, solving an MRTA problem is difficult. The solution of an MRTA problem defines a plan to be executed by the robots. The execution of this plan is, however, not deterministic. Therefore, each robot must supervise the plan execution in order to detect deviations, which must be repaired to not compromise the mission. The implementation of decision, supervision, and repair algorithms that are able to meet these challenges is at the heart of our work. We propose to base these algorithms on methods mixing auction-based allocation and hierarchical planning. Finally, we leverage the rich structures used by the decision algorithm to allow robots to supervise and repair their plans., Une mission de chasse aux mines consiste à détecter et localiser des mines, et peut être réalisée grâce au déploiement d'une flotte de robots sous-marins en coopération. Le contexte sous-marin impose cependant des contraintes sur les communications, impliquant des difficultés à l’établissement des stratégies de coopération. Par ailleurs, cette mission est par nature dynamique puisqu'il faut faire face à des aléas, par exemple la détection d'une nouvelle mine va induire de nouveaux objectifs pour le système multirobots. Enfin, il peut exister plusieurs manières de réaliser un objectif, et des contraintes spécifiques peuvent être imposées par l’opérateur. Ces éléments induisent des dépendances complexes entre les tâches à exécuter.Les répartitions de ces objectifs au sein du système définissent des problèmes d’allocation de tâches multirobots (« Multi-Robot Task Allocation » ou MRTA) devant être résolus avant et pendant la mission. Au regard des spécificités de la mission, telles que les contraintes de communication et les dépendances complexes pouvant lier les tâches, la résolution d’un problème de MRTA est difficile. La solution d’un problème de MRTA définit un plan qui doit être exécuté par les robots. L’exécution de ce plan n’est cependant pas déterministe, chaque robot doit donc superviser l’exécution de son plan afin d’en détecter les divergences. Au même titre que l’intégration de nouveaux objectifs, ces divergences sont des aléas qu’il faut réparer afin de ne pas compromettre la mission. La mise en place d’algorithmes de décision, de supervision, et de réparation, aptes à répondre à ces défis est au coeur de nos travaux. Nous proposons d! e faire reposer ces algorithmes sur des méthodes entremêlant allocation par enchères et planification hiérarchique. Enfin, nous tirons profit des structures riches utilisées par l’algorithme de décision pour permettre aux robots de superviser et réparer leurs plans.

Technological developments have exponentially been increasing during the last century, with an evident peak in the last few decades. The recent need for the development of an increasingly technological world, with a look at aerospace, calls for wider deployment of robots that must coordinate with each other to achieve specific and more and more complex tasks. Therefore, during the last decade, control of multi-agent systems has gained a significant amount of attention due to the great variety of its applications, including transportation and full-pose object manipulations.One of the earliest successful demonstrations for aerial cooperative manipulation is the cable-suspended transportation and manipulation by multiple quadrotors or helicopters. Following this line, this thesis attempts to first provide a contribution in the modelling, design and control perspective of multi-robot aerial manipulators which are capable of transporting and manipulating objects in real scenarios taking into account and compensating for the variety of model and dynamical uncertainties which may arise.A reasonable range of useful applications can benefit from such approaches: structure assembly in the construction field, contact-based inspection in refineries and bridges, transportation and harvesting in agriculture, removing untreated human waste in environmental cleanup.However, motion control strategies, alone, illustrate their inadequacies with respect to uncertainties and errors which may arise as a result of interactions with the external environment and/or with humans. Therefore, the second main contribution of this thesis has been to conceive control approaches which could be adopted in interacting with the environment on one hand and collaborating with humans on the other hand., Les développements technologiques ont augmenté de façon exponentielle au cours du siècle dernier, avec un pic évident au cours des dernières décennies. Le besoin récent de développement d'un monde de plus en plus technologique, avec un regard tourné vers le domaine aérospatial, appelle un déploiement plus large de robots qui doivent se coordonner entre eux pour réaliser des tâches spécifiques et de plus en plus complexes. Par conséquent, au cours de la dernière décennie, le contrôle des systèmes multi-agents a attiré une attention considérable en raison de la grande variété de ses applications, y compris le transport et les manipulations d'objets.L'une des premières démonstrations réussies de manipulation coopérative aérienne est le transport et la manipulation par câble suspendu par plusieurs quadrotors ou hélicoptères. Suivant cette ligne, cette thèse tente, d'abord, d'apporter une contribution dans la perspective de modélisation, de conception et de contrôle de manipulateurs aériens multi-robots capables de transporter et de manipuler des objets à 6 degrés de liberté dans des scénarios réels prenant en compte et compensant pour la variété des incertitudes de modèle et dynamiques qui peuvent survenir.Une gamme raisonnable d'applications utiles peut bénéficier de telles approches : assemblage de structures dans le domaine de la construction, inspection par contact dans les raffineries et les ponts, transport et récolte dans l'agriculture, élimination des déchets humains non traités dans le cadre du nettoyage de l'environnement.Cependant, les stratégies de contrôle de mouvement, à elles seules, illustrent leurs insuffisances vis-à-vis des incertitudes et des erreurs qui peuvent survenir à la suite d'interactions avec l'environnement extérieur et/ou avec l'homme. Par conséquent, la deuxième contribution principale de cette thèse a été de concevoir des approches de contrôle qui pourraient être adoptées en interaction avec l'environnement d'une part et en collaboration avec l'homme d'autre part.

Communications based on beamforming concept require the design of complexsystems using a large number of radio frequency (RF) front-end modules. For theefficient performance of the system, each element must be able to be in its optimalworking zone, which must also be the case for the power amplifier (PA) whose linearity and power depend on the output matching. The amplifier's load impedance, which corresponds to one of the radiating elements of the antenna array, can vary according to its environment (VSWR) and deteriorate the overall performance of the system. In the end, the signal distributed on each antenna to form the global beam must be controlled in phase and amplitude to guarantee the quality of the communication.In this context, the thesis works are related to the new topologies’ research, asthe development of elementary blocks, to create a new power amplifier architecturewhich will be robust to its environment variations. One of the main challenges iscontrolling the phase of the PA and maintaining its RF performances according to themanufacturing process (PVT) variations. Another challenge is to achieve high efficiency PA, while maintaining very good linearity, which is a break with the traditional high efficiency/good linearity trade. In such conditions, the phase control of the PA is a major advantage.A first step in his work consists in proposing a global approach to the PA designin its environment and thus quantifying the impact of the phased-array antennaimpedance variations on the power amplifier RF performances (gain, phase shift). Once the sensitive points have been identified, several PA architectures have been considered to address the problem (s).A first solution with a stand-alone PA improves the robustness against the VSWRantenna variations. Several PA topologies derived from this solution then do it possibleto address the new problems of phase control and fine-tuning of the operatingfrequency. These PA architectures integrating the new concepts developed during thisthesis were implemented in 130nm SiGe and 65nm CMOS-SOI technologies fromSTMicroelectronics. The measurement results validate the architecture of the selfcontained PA with the operating frequency fine-tuning and the phase/voltage detection.This design approach is not limited to 5G communications and can be easilyextended to other frequencies and for other applications such as satellitecommunications (SATCOM). It is not dependent on the silicon technology choice and can be used for other RF circuits such as low noise amplifiers., Les communications basées sur le principe du beamforming imposent de concevoirdes systèmes complexes utilisant un grand nombre de frontaux radiofréquences (RF). Pour le bon fonctionnement du système, chaque élément doit pouvoir être dans sa zone optimale de travail, ce qui doit être aussi le cas pour l’amplificateur de puissance (PA) dont la linéarité et la puissance dépendent de l’adaptation de sortie. L’impédance de charge de l’amplificateur, qui correspond à un des éléments rayonnants du réseau d’antennes, peut subir des variations en fonction de son environnement (TOS) et détériorer les performances globales du système. Au final, le signal distribué sur chaque antenne pour former le faisceau global doit être contrôlé et maîtrisé en phase et en amplitude pour garantir une bonne communication.Les travaux de thèse se situent dans ce contexte et portent sur la recherche denouvelles topologies, ainsi que l’élaboration de blocs élémentaires, pour créer une nouvelle architecture d’amplificateur de puissance robuste à son environnement. L'un des principaux défis est le contrôle de la phase du PA et le maintien de ses performances RF en fonction des variations du processus de fabrication (PVT). Un autre défi consiste à réaliser un PA à haute efficacité, tout en maintenant une très bonne linéarité, ce qui constitue une rupture vis-à-vis du traditionnel compromis à trouver entre le haut rendement et la grande linéarité. Dans de telles conditions, le contrôle de phase du PA constitue un avantage majeur.Une première étape de ses travaux a consisté à proposer une approche globale de laconception du PA dans son environnement et ainsi quantifier l’impact des variations de l’impédance de charge du PA sur ses performances RF (gain, déphasage) en présence d’un réseau d’antennes. Une fois les points sensibles identifiés, plusieurs architectures de PA ont été envisagées pour adresser le ou les problèmes.Une première solution avec un PA autonome a permis d’améliorer la protection vis-àvis des variations de TOS d’antenne. Plusieurs topologies de PA dérivées de cette solution ont ensuite permis d’adresser les nouvelles problématiques de contrôle de la phase et de l’ajustement de la fréquence de fonctionnement. Ces architectures de PA intégrant les nouveaux concepts développés au cours de la thèse ont été implémentées dans les technologies 130nm SiGe et 65nm CMOS-SOI de STMicroelectronics. Les résultats de mesure ont permis de valider l’architecture du PA autonome avec l’ajustement de la fréquence de fonctionnement et la détection de phase et de tension.Cette approche de conception ne se limite pas aux communications 5G et peut êtrefacilement étendue à d'autres fréquences et pour d’autres applications telles que les télécommunications par satellites (SATCOM). Elle n’est pas dépendante du choix de la technologie silicium et peut être utilisée pour d’autres circuits RF tels que les amplificateurs faible bruit.

Communications based on beamforming concept require the design of complexsystems using a large number of radio frequency (RF) front-end modules. For theefficient performance of the system, each element must be able to be in its optimalworking zone, which must also be the case for the power amplifier (PA) whose linearity and power depend on the output matching. The amplifier's load impedance, which corresponds to one of the radiating elements of the antenna array, can vary according to its environment (VSWR) and deteriorate the overall performance of the system. In the end, the signal distributed on each antenna to form the global beam must be controlled in phase and amplitude to guarantee the quality of the communication.In this context, the thesis works are related to the new topologies’ research, asthe development of elementary blocks, to create a new power amplifier architecturewhich will be robust to its environment variations. One of the main challenges iscontrolling the phase of the PA and maintaining its RF performances according to themanufacturing process (PVT) variations. Another challenge is to achieve high efficiency PA, while maintaining very good linearity, which is a break with the traditional high efficiency/good linearity trade. In such conditions, the phase control of the PA is a major advantage.A first step in his work consists in proposing a global approach to the PA designin its environment and thus quantifying the impact of the phased-array antennaimpedance variations on the power amplifier RF performances (gain, phase shift). Once the sensitive points have been identified, several PA architectures have been considered to address the problem (s).A first solution with a stand-alone PA improves the robustness against the VSWRantenna variations. Several PA topologies derived from this solution then do it possibleto address the new problems of phase control and fine-tuning of the operatingfrequency. These PA architectures integrating the new concepts developed during thisthesis were implemented in 130nm SiGe and 65nm CMOS-SOI technologies fromSTMicroelectronics. The measurement results validate the architecture of the selfcontained PA with the operating frequency fine-tuning and the phase/voltage detection.This design approach is not limited to 5G communications and can be easilyextended to other frequencies and for other applications such as satellitecommunications (SATCOM). It is not dependent on the silicon technology choice and can be used for other RF circuits such as low noise amplifiers.; Les communications basées sur le principe du beamforming imposent de concevoirdes systèmes complexes utilisant un grand nombre de frontaux radiofréquences (RF). Pour le bon fonctionnement du système, chaque élément doit pouvoir être dans sa zone optimale de travail, ce qui doit être aussi le cas pour l’amplificateur de puissance (PA) dont la linéarité et la puissance dépendent de l’adaptation de sortie. L’impédance de charge de l’amplificateur, qui correspond à un des éléments rayonnants du réseau d’antennes, peut subir des variations en fonction de son environnement (TOS) et détériorer les performances globales du système. Au final, le signal distribué sur chaque antenne pour former le faisceau global doit être contrôlé et maîtrisé en phase et en amplitude pour garantir une bonne communication.Les travaux de thèse se situent dans ce contexte et portent sur la recherche denouvelles topologies, ainsi que l’élaboration de blocs élémentaires, pour créer une nouvelle architecture d’amplificateur de puissance robuste à son environnement. L'un des principaux défis est le contrôle de la phase du PA et le maintien de ses performances RF en fonction des variations du processus de fabrication (PVT). Un autre défi consiste à réaliser un PA à haute efficacité, tout en maintenant une très bonne linéarité, ce qui constitue une rupture vis-à-vis du traditionnel compromis à trouver entre le haut rendement et la grande linéarité. Dans de telles conditions, le contrôle de phase du PA constitue un avantage majeur.Une première étape de ses travaux a consisté à proposer une approche globale de laconception du PA dans son environnement et ainsi quantifier l’impact des variations de l’impédance de charge du PA sur ses performances RF (gain, déphasage) en présence d’un réseau d’antennes. Une fois les points sensibles identifiés, plusieurs architectures de PA ont été envisagées pour adresser le ou les problèmes.Une première solution avec un PA autonome a permis d’améliorer la protection vis-àvis des variations de TOS d’antenne. Plusieurs topologies de PA dérivées de cette solution ont ensuite permis d’adresser les nouvelles problématiques de contrôle de la phase et de l’ajustement de la fréquence de fonctionnement. Ces architectures de PA intégrant les nouveaux concepts développés au cours de la thèse ont été implémentées dans les technologies 130nm SiGe et 65nm CMOS-SOI de STMicroelectronics. Les résultats de mesure ont permis de valider l’architecture du PA autonome avec l’ajustement de la fréquence de fonctionnement et la détection de phase et de tension.Cette approche de conception ne se limite pas aux communications 5G et peut êtrefacilement étendue à d'autres fréquences et pour d’autres applications telles que les télécommunications par satellites (SATCOM). Elle n’est pas dépendante du choix de la technologie silicium et peut être utilisée pour d’autres circuits RF tels que les amplificateurs faible bruit.

Contexte et objectifs : avec une prévalence vie entière de 19%, l’insomnie est un problème de santé publique. Il s’agit d’une plainte très fréquente en cabinet de médecine générale. Alors que les programmes de Thérapie Cognitivo-Comportementale de l’Insomnie (TCC-I) ont largement fait preuve de leur efficacité, les médecins généralistes sont trop peu formés à cette technique et manque de temps pour la pratiquer. L'objectif de ce travail de thèse a donc été de développer et d’évaluer une alternative viable et acceptable à la TCC-I conventionnelle, sur le mode de la bibliothérapie, permettant ainsi au patient de se prendre en charge en autonomie sur huit semaines. Méthode : nous avons tout d’abord élaboré un manuel de prise en charge autonome, et en avons évalué l’acceptabilité et la faisabilité. Nous avons ensuite mené une étude pilote ouverte, pour évaluer l’effet du programme sur la sévérité de l’insomnie via la mesure de l’Index de Sévérité de l’Insomnie (ISI), ainsi que de nombreux paramètres recueillis via un agenda du sommeil tels que l’Efficacité de Sommeil (ES), les croyances et attitudes dysfonctionnelles ou bien sur la consommation d’hypnotiques.Résultats : 25 patients ont été recrutés, tous atteints d'insomnie chronique, pour participer à l’étude Read&Sleep, de décembre 2017 à juillet 2018. Seul 18 d’entre eux présentaient les critères d’inclusion pour l’étude et 14 ont pleinement réalisé les 2 évaluations avant puis après l’intervention. Avec un score de 8.3/10 au questionnaire, la grande majorité des participants a considéré que cette thérapie était acceptable et faisable. Le score moyen à l’ISI est passé de 19 à 10.6 (-8.4 points) en 8 semaines (p

Spacecrafts are nowadays mainly guided by Deep Space Network (DSN) radio telescopes. Stellar sensors can only provide the attitude (orientation) of the probe. The increasing number of spacecrafts, the use of ion thrusters involving the abandonment of ballistic trajectories, will raise the load on DSN tracking arrays. Totally autonomous navigation is becoming essential. A probe must be able to « take a bearing », like a ship at sea, except that the environment is a three-dimensionnal space (four, with time). So far, spacecrafts have experimented autonomous navigation only while approaching a planet, using onboard mapping. A few automated space missions have allowed to explore asteroids, to get close to comets or to photography the Moon. But the issue remains unresolved in the case of a remote probe for which permanent contact can’t be kept. The aim of my research works was to investigate the possibilities for a spacecraft to know its position at different stages of the mission without any information from the ground. It is essential for autonomous localization to properly identify solar system mobile bodies and evaluate their magnitude. During mission, the choice and use of an object will depend on the accuracy of its ephemerides. Moreover, constraints due to on-board equipment have to be taken into consideration. In the case of successive positionning on an estimated trajectory during cruise travel, effective means must be used. Therefore, I have chosen a probabilistic method of localization from an a priori known position.; Les sondes spatiales sont actuellement guidées en majorité par le réseau de radiotélescopes du Deep Space Network (DSN). Seule l'attitude (orientation) de la sonde peut être déterminée de manière autonome grâce à la visée d'étoiles. Le nombre croissant de sondes spatiales, l'utilisation de moteurs ioniques impliquant l'abandon des trajectoires balistiques, vont augmenter la pression sur les réseaux de suivi du DSN. La navigation totalement autonome d'une sonde va devenir essentielle. Une sonde doit savoir « faire le point » comme un navire en mer, à la différence fondamentale près, que l'on ne se place plus sur une surface, mais dans un espace a trois dimensions (quatre si on inclut le temps). Les expériences menées jusqu'à présent se sont limitées à une autonomie des sondes lors de leur arrivée dans l'environnement d'une planète: la cartographie embarquée de la planète permet à la sonde de se situer dans l'espace proche de la planète. Quelques missions automatiques ont permis l'exploration d'astéroïdes, d'approcher des comètes, ou encore de photographier la Lune. Mais le problème reste entier pour une sonde éloignée pour laquelle on ne peut pas conserver un contact permanent. Le travail réalisé dans cette thèse a été d'examiner les possibilités pour une sonde de connaître sa position indépendamment de toute aide du sol à différentes étapes d'une mission. Pour la localisation autonome, il est indispensable de bien repérer les corps mobiles du système solaire, et d'en évaluer leur magnitude. Leur utilisation et leur sélection en cours de mission va dépendre de la précision de leurs éphémérides respectives qui va influer sur la précision de localisation de la sonde. Les contraintes dues aux matériels d'observation embarqués ont dû être pris en compte, plus particulièrement pour le système d'observation qui est au cœur du système. Les méthodes à utiliser doivent être efficaces dans le cas de positionnements successifs sur une trajectoire estimée en phase voyage. C'est pourquoi, à partir d'une position a priori connue, j'ai convergé vers une méthode probabiliste de localisation.

Spacecrafts are nowadays mainly guided by Deep Space Network (DSN) radio telescopes. Stellar sensors can only provide the attitude (orientation) of the probe. The increasing number of spacecrafts, the use of ion thrusters involving the abandonment of ballistic trajectories, will raise the load on DSN tracking arrays. Totally autonomous navigation is becoming essential. A probe must be able to « take a bearing », like a ship at sea, except that the environment is a three-dimensionnal space (four, with time). So far, spacecrafts have experimented autonomous navigation only while approaching a planet, using onboard mapping. A few automated space missions have allowed to explore asteroids, to get close to comets or to photography the Moon. But the issue remains unresolved in the case of a remote probe for which permanent contact can’t be kept. The aim of my research works was to investigate the possibilities for a spacecraft to know its position at different stages of the mission without any information from the ground. It is essential for autonomous localization to properly identify solar system mobile bodies and evaluate their magnitude. During mission, the choice and use of an object will depend on the accuracy of its ephemerides. Moreover, constraints due to on-board equipment have to be taken into consideration. In the case of successive positionning on an estimated trajectory during cruise travel, effective means must be used. Therefore, I have chosen a probabilistic method of localization from an a priori known position.; Les sondes spatiales sont actuellement guidées en majorité par le réseau de radiotélescopes du Deep Space Network (DSN). Seule l'attitude (orientation) de la sonde peut être déterminée de manière autonome grâce à la visée d'étoiles. Le nombre croissant de sondes spatiales, l'utilisation de moteurs ioniques impliquant l'abandon des trajectoires balistiques, vont augmenter la pression sur les réseaux de suivi du DSN. La navigation totalement autonome d'une sonde va devenir essentielle. Une sonde doit savoir « faire le point » comme un navire en mer, à la différence fondamentale près, que l'on ne se place plus sur une surface, mais dans un espace a trois dimensions (quatre si on inclut le temps). Les expériences menées jusqu'à présent se sont limitées à une autonomie des sondes lors de leur arrivée dans l'environnement d'une planète: la cartographie embarquée de la planète permet à la sonde de se situer dans l'espace proche de la planète. Quelques missions automatiques ont permis l'exploration d'astéroïdes, d'approcher des comètes, ou encore de photographier la Lune. Mais le problème reste entier pour une sonde éloignée pour laquelle on ne peut pas conserver un contact permanent. Le travail réalisé dans cette thèse a été d'examiner les possibilités pour une sonde de connaître sa position indépendamment de toute aide du sol à différentes étapes d'une mission. Pour la localisation autonome, il est indispensable de bien repérer les corps mobiles du système solaire, et d'en évaluer leur magnitude. Leur utilisation et leur sélection en cours de mission va dépendre de la précision de leurs éphémérides respectives qui va influer sur la précision de localisation de la sonde. Les contraintes dues aux matériels d'observation embarqués ont dû être pris en compte, plus particulièrement pour le système d'observation qui est au cœur du système. Les méthodes à utiliser doivent être efficaces dans le cas de positionnements successifs sur une trajectoire estimée en phase voyage. C'est pourquoi, à partir d'une position a priori connue, j'ai convergé vers une méthode probabiliste de localisation.

Ce numéro d'Innovations Agronomiques rassemble des articles issus de communications présentées au colloque national «Les polycultures-élevages: valoriser leurs atouts pour la transition agro-écologique » organisé par le RMT SPyCE et AgroSup Dijon, à Dijon les 10 et 11 octobre 2017.; In many rural areas, the idea of reconnecting agriculture and food is emerging to foster moresustainable agri-food systems. In this text, we present the articulation between a current territorialdynamic aiming at the transition of the Mirecourt territory towards a sustainable agriculture, a healthyand local food to create jobs and the evolution of the systems designed on the experimental station ofthe INRA ASTER-Mirecourt unit. A strong animal and crops diversification has started in 2015 on thisfarm: a self-sufficient, autonomous system, under organic farming and mobilizing economies of scopebetween workshops is designed step by step to serve this territorial project. The design is partly open tocitizens via shared work spaces. The experimental station offers a space for building and sharinginnovative experiences with future project leaders; Dans de nombreux territoires ruraux émerge aujourd’hui l’idée de reconnecter l’agriculture etl’alimentation pour favoriser des systèmes agri-alimentaires plus durables. Dans ce texte, nousprésentons l’articulation entre une dynamique territoriale en cours visant la transition du territoire deMirecourt vers une agriculture durable, une alimentation saine et locale au service de la créationd’emplois et l’évolution des systèmes conçus et testés sur l’Installation expérimentale de l’unité InraASTER-Mirecourt. Une forte diversification animale et végétale est en cours depuis 2015 sur cetteinstallation : un système économe, autonome, sous certificat de l’agriculture biologique et mobilisantdes économies de gamme entre ateliers est conçu pas à pas au service de ce projet de territoire. Laconception est en partie ouverte à la société via des chantiers partagés. Le dispositif expérimental offreun espace de construction et de partage d’expériences novatrices avec des futurs porteurs de projets

Dans de nombreux territoires ruraux émerge aujourd’hui l’idée de reconnecter l’agriculture et l’alimentation pour favoriser des systèmes agri-alimentaires plus durables. Dans ce texte, nous présentons l’articulation entre une dynamique territoriale en cours visant la transition du territoire de Mirecourt vers une agriculture durable, une alimentation saine et locale au service de la création d’emplois et l’évolution des systèmes conçus et testés sur l’Installation expérimentale de l’unité Inra ASTER-Mirecourt. Une forte diversification animale et végétale est en cours depuis 2015 sur cette installation : un système économe, autonome, sous certificat de l’agriculture biologique et mobilisant des économies de gamme entre ateliers est conçu pas à pas au service de ce projet de territoire. La conception est en partie ouverte à la société via des chantiers partagés. Le dispositif expérimental offre un espace de construction et de partage d’expériences novatrices avec des futurs porteurs de projets, In many rural areas, the idea of reconnecting agriculture and food is emerging to foster more sustainable agri-food systems. In this text, we present the articulation between a current territorial dynamic aiming at the transition of the Mirecourt territory towards a sustainable agriculture, a healthy and local food to create jobs and the evolution of the systems designed on the experimental station of the INRA ASTER-Mirecourt unit. A strong animal and crops diversification has started in 2015 on this farm: a self-sufficient, autonomous system, under organic farming and mobilizing economies of scope between workshops is designed step by step to serve this territorial project. The design is partly open to citizens via shared work spaces. The experimental station offers a space for building and sharing innovative experiences with future project leaders

In my presentation, I will first review my teaching activities at INSA Toulouse, as well as my various responsibilities. In a second step, I will give the major axes of my research whose objective is to increase the autonomy of systems by designing appropriate and effective fault diagnosis modules. The detection and isolation of faults help the system to react correctly to the different situations it has to face, thus contributing greatly to its autonomy. I will focus on two major points. Firstly, the link between diagnosis and prognosis will be developed in the context of hybrid dynamic systems. The prognosis aims at predicting the future states of the system. A health management architecture will be presented and then a common modeling framework. I will show that this work has made it possible to standardize the joint formalisms of diagnosis and prognosis. A diagnostic algorithm whose results can be interpreted by the prognostic module will be presented. This algorithmic work, followed by an application in the real case of a rover, constitutes a major contribution for the intrinsic coupling of diagnostic and prognostic algorithms. The second point will be distributed and decentralized diagnosis for continuous dynamics systems. Structural analysis will be proposed as a solution for test generation in complex systems. Despite its apparent simplicity, it provides a powerful set of tools for analyzing and inferring information about the system. Moreover, it has the advantage of being applied indifferently to linear and non-linear systems. The presentation will show how the notions of diagnosis have been adapted in the decentralized and distributed framework, up to the formulation of an optimization problem linked to the choice of a subset of subsystem-level diagnostic tests. . Finally, the last part of my presentation will focus on my research project and present my perspectives for future years.; Dans ma présentation d’HDR, j’exposerai dans un premier temps mes activités d’enseignement à l’INSA de Toulouse, ainsi que mes diverses responsabilités et investissements. Dans un deuxième temps, je donnerai les grands axes de ma recherche dont l’objectif est d’accroitre l’autonomie des systèmes en concevant des modules de diagnostic de fautes efficaces et adaptés. La détection et l’isolation des fautes qui peuvent survenir permettent en effet au système de réagir correctement aux différentes situations dans lesquelles il se trouve, contribuant ainsi grandement à son autonomie. Je me focaliserai sur deux points particuliers. Tout d’abord le lien entre le diagnostic et le pronostic sera développé dans le cadre des systèmes à dynamiques hybrides, le pronostic consistant à prédire les états futurs du système. Une architecture de gestion de santé sera présentée puis un cadre commun de modélisation. Je montrerai que ce travail a permis d’uniformiser les formalismes conjoints de diagnostic et de pronostic. Un algorithme de diagnostic dont les résultats sont interprétables par le module de pronostic sera présenté. Ce travail algorithmique, suivi d'une application dans un cas réel de rover, constitue une contribution majeure pour le couplage intrinsèque d’algorithmes de diagnostic et de pronostic. Le deuxième point portera sur le diagnostic décentralisé et distribué pour des systèmes à dynamique continue. L’analyse structurelle sera proposée comme solution pour la génération de tests dans le cadre des systèmes complexes. Malgré son apparente simplicité, cette dernière fournit un ensemble d'outils puissants pour analyser et inférer des informations sur le système. Par ailleurs, elle a l'avantage de s'appliquer indifféremment aux systèmes linéaires et non linéaires. L’exposé montrera comment les notions de diagnostic ont été adaptées dans le cadre décentralisé et distribué, jusqu’à la formulation d’un problème d'optimisation lié au choix d'un sous-ensemble de tests de diagnostic au niveau des sous-systèmes. Enfin, la dernière partie de mon exposé portera sur mon projet de recherche et présentera mes perspectives pour les années futures.

In order to meet the growing demand for more connected objects and higher data rates,the fifth generation of mobile network (5G) will be deployed. To address thesechallenges, the 5G will use beamforming to improve the transmission quality and extendthe network coverage. Due to the lack of available RF spectrum below 6 GHz, the mobileindustry is studying millimeter wave frequency bands in particular around 28 GHz. Theuse of CMOS technology for 5G applications is promising for the 5G mass market,especially nowadays the miniaturization of CMOS transistors allows competitiveoperation at millimeter frequencies. To meet all the expectations of the 5G especially interms of reliability, new breakthrough ideas, with the self-healing and the selfcontained,allow to use all the benefits of CMOS technology to the maximum whileoffering reliable operation for the amplifier. Within the framework of self-healing andself-contained, several circuits are integrated on silicon such as an amplifier integratedwith a totally non-invasive power detector for self-healing and a balanced self-containedamplifier., Afin de répondre à la demande croissante du nombre d'objets connectés et de débits de données plus élevés, la cinquième génération de réseau mobile (5G) va être déployée.Pour répondre à ces défis, la 5G utilisera le beamforming pour améliorer la qualité de transmission et étendre la couverture du réseau. En raison du manque de spectre RF disponible en dessous de 6 GHz, l'industrie de la téléphonie mobile étudie actuellement les bandes de fréquences millimétriques en particulier autour de 28 GHz. L'utilisation de la technologie CMOS pour les applications 5G apparait prometteuse pour le marché de masse que vise la 5G, d'autant qu'aujourd'hui la miniaturisation des transistors CMOS permet un fonctionnement compétitif aux fréquences millimétriques. Pour répondre à toutes les attentes de la 5G notamment en termes de fiabilité, de nouvelles idées en rupture, avec le self-healing et le self-contained, permettent d’utiliser au maximum les avantages de la technologie CMOS tout en proposant un fonctionnement fiable pou rl’amplificateur. Dans le cadre du self-healing et du self-contained, plusieurs circuits son tintégrés sur silicium tel qu'un amplificateur intégrant un détecteur de puissance totalement non invasif pour le self-healing et un amplificateur équilibré pour le selfcontained.

One of the yet unresolved canonical problems of robotics is to have robots move completely autonomously in order to accomplish any mission they are charged with, with time and resource constraints and without prior knowledge of the environment. Reaching a goal requires the robot to perform at least four tasks: maintaining an abstract representation of the environment (map), being able to localize itself within this representation, using the representation to plan paths and navigating on the planned paths while handling dynamics of the environment and avoiding obstacles. Each of these problems has been studied extensively by the robotics community. However, the four components are usually studied separately, and as a result are mostly incompatible with each other. Additionally, since humans as well as robots have to operate with finite memory and computing resources, long running planning, navigation and SLAM algorithms may have to operate on incomplete or compressed data while guaranteeing that the goal(s) can still be reached. In this thesis, planning, navigation and SLAM in arbitrarily large environments with finite computing resources and memory are considered as one single problem, for a new bio-inspired paradigm which we call Lifelong Exploratory Navigation.; Il est fondamental pour un robot d'être capable de se déplacer de manière complètement autonome afin d'accomplir une mission qui lui a été confiée, et ce avec un budget énergétique fini, dans un laps de temps contraint et sans connaissances préalables de l’environnement. Afin d'atteindre un objectif dans le plan ou l'espace, un robot doit à minima être capable d'accomplir quatre tâches: maintenir une représentation abstraite de l'environnement (une carte), être capable de se localiser à l'intérieur de cette représentation, utiliser la représentation pour planifier des itinéraires et naviguer le long de la trajectoire prévue tout en s'adaptant aux dynamiques de l'environnement et en évitant les obstacles. Chacun de ces problèmes a été étudié par la communauté de la robotique. Cependant, ces quatre composants sont en général étudiés séparément et sont par conséquent incompatibles entre eux pour l'essentiel. De plus, étant donné qu'humains et robots ne disposent que de ressources computationelles et mémorielles finies, les algorithmes de planification, navigation et SLAM devraient être capables de fonctionner avec des données incomplètes ou compressées tout en garantissant que le ou les objectifs fixés soient atteints. Dans cette thèse, la planification, la navigation et le SLAM dans des environnements arbitrairement grands et avec des ressources computationelles et mémorielles finies sont vues comme un seul problème, créant un nouveau paradigme que nous appelons Navigation Exploratoire au long de la Vie ou Lifelong Exploratory Navigation.

We address the problem of intermittent fault diagnosis as an instance of discrete signal estimation, in the context of fault management in autonomous systems and autonomous vehicles. We propose an estimation approach based on constrained optimization using conditional preference theories. We show that in some cases, our estimator can fail to find an estimation for the system. We provide a way to detect and eliminate these cases at design time., Nous adressons le problème du diagnostic de fautes intermittentes comme un problème d'estimation de signaux discrets, dans un contexte de gestion des pannes pour des systèmes et/ou véhicules autonomes. Nous proposons une approche d'estimation basée sur de l'optimisation sous contraintes à base de théories de préférences conditionnelles. Nous montrons que dans certains cas, notre estimateur peut se retrouver dans une situation où il ne peut produire aucune estimation de l'état du système. Nous proposons une méthode de détection et d'élimination de ces situations dès la conception.

International audience; We address the problem of intermittent fault diagnosis as an instance of discrete signal estimation, in the context of fault management in autonomous systems and autonomous vehicles. We propose an estimation approach based on constrained optimization using conditional preference theories. We show that in some cases, our estimator can fail to find an estimation for the system. We provide a way to detect and eliminate these cases at design time.; Nous adressons le problème du diagnostic de fautes intermittentes comme un problème d'estimation de signaux discrets, dans un contexte de gestion des pannes pour des systèmes et/ou véhicules autonomes. Nous proposons une approche d'estimation basée sur de l'optimisation sous contraintes à base de théories de préférences conditionnelles. Nous montrons que dans certains cas, notre estimateur peut se retrouver dans une situation où il ne peut produire aucune estimation de l'état du système. Nous proposons une méthode de détection et d'élimination de ces situations dès la conception.

Autonomous sailboats constitute promising plateforms for oceanic measurments. This is mainly due to their manoeuvrability, their low thermal and acoustic signatures and their high energetic autonomy. Their main drawback is that the propulsion force of a sailboat depends on the wind that is not controllable and partially unpredictible. Thus, a sailboat is an under-actuated system. Its ability to follow a direction relies on its longitudinal velocity and results from the action of the wind on its sails. An un-appropriated sail trimming may slow down the sailboat and increase its heeling dangerously. On the other side and To reach a waypoint, most autonomous sailboats will trim their sails to ensure a non-null velocity while achieving a heading controller that act on the rudder to change the orientation of the sailboat. Such heading controller neglect the leeway that results from the lateral forces on the sails. Thus, the route of a sailboat is different from its heading and this should be taked into account while doing local planning. Finally, autonomous sailboats mainly use different controllers for trimming the sails and the rudder. But, depending on sailing conditions, such uncoupled controllers may have negative impact on the maneuvrability of the sailboat. This work focuses on these problems and give solutions to find a sail trimming that maximize the velocity of the sailboat while ensuring a safe cruising, to control the route of the sailboat and simplify the local path planning process and to coordinate the actions on the sails and rudder to increase the maneauvrability while cruising conditions are not adequate.; Les voiliers autonomes sont des plate-formes de mesure océanographique à fort potentiel, notamment du fait de leur maniabilité, de leurs faibles signatures thermique et acoustique et de leur grande autonomie énergétique. Leur principal handicap est que leur force motrice dépend du vent et de sa nature incontrôlable et partiellement non prévisible. Un voilier est donc un système sous-actionné. Sa capacité à suivre une orientation dépend de sa vitesse d'avancement, elle même résultant de l'action du vent sur ses voiles. Un réglage inadéquat de celles-ci entravera son bon fonctionnement et risquerait de le faire gîter dangereusement. Pour atteindre des coordonnées cibles, la majorité des voiliers assure une vitesse d'avancement non nulle via le réglage de voile et effectue un asservissent de cap en modifiant l'angle du safran. Ce type d'asservissement néglige les effets de dérive dûs aux efforts latéraux sur les voiles. La direction de la route diffère donc de celle du cap, ce qui doit être pris en compte lors de la planification locale du voilier.Enfin, la plupart des voiliers autonomes utilisent des correcteurs distincts pour régler les voiles et le safran. Or, selon les conditions de navigation, de telles commandes découplées peuvent nuire au bon fonctionnement du voilier. Ce travail adresse ces différents problèmes et propose des solutions pour trouver un réglage de voile maximisant la vitesse du voilier tout en assurant son intégrité, asservir la route du voilier et donc simplifier sa planification locale et enfin coordonner les actions des voiles et du safran pour augmenter la maniabilité du voilier quand les conditions de navigation sont défavorables.

International audience

To improve our knowledge of the processes and interactions which occur in Arctic between atmosphere, sea ice and ocean, an EQUIPEX funding was granted to the IAOOS project. This improvement will be reached by deploying a network of multi-instrumented buoys. For the atmospheric analyses an innovative backscattering LiDAR meeting with constraints of the project and arctic environment has been developed. An analytical model of signal to noise ratio in clear sky led to the instrumental key parameters, and numerical simulations helped in improving the system performances. An evolutive prototype has been realized within the tight planning of this EQUIPEX. The first whole equiped buoy was deployed close to the north pole in April 2014 and worked until the beginning of December 2014. A second deployment of two buoys, including a polarized version, was then realized within the N-ICE campaign from January to June 2015. These first campaigns gave first statistics of aerosols and clouds distribution in the central arctic region with an autonomous LiDAR. First results show frequent aerosols layers in mid-troposphere during spring, as well as a high occurence of very low clouds. LiDAR measurements were also used to estimate downwelling longwave and shortwave at surface. Results obtained from these first deployments and comparisons with analysis and outputs from the WRF model show a first overview of what can be expected from this network of multi-instrumented buoys in the central arctic region., Afin de mieux comprendre les processus et les interactions entre l'atmosphère, la glace de mer et l'océan en arctique, un financement EQUIPEX a permis de développer et déployer le projet IAOOS (Ice-Atmosphere-Ocean-Observing-System) de réseau de bouées multi-instrumentées. Pour la partie atmosphère un LiDAR rétrodiffusion innovant a été développé pour répondre aux contraintes du projet et de l'environnement arctique. Un modèle analytique du rapport signal sur bruit en air clair a permis de préciser les paramètres clés de la conception. Des simulations numériques ont ensuite permis d'affiner les performances du système. Un prototype évolutif a été réalisé dans le planning serré de cet EQUIPEX, avant la mise en œuvre d'une première bouée complète au Pôle Nord en avril 2014, qui a fonctionné jusqu'en décembre 2014. Un second déploiement de deux bouées a ensuite été réalisé à l'occasion de la campagne N-ICE de janvier à juin 2015, dont l'une était équipée d'une version polarisée du LiDAR. Les deux campagnes ont permis d'obtenir des premières statistiques de la distribution des aérosols et des nuages en arctique central avec un système LiDAR autonome. Les premiers résultats montrent la présence de couches d'aérosols assez fréquentes au printemps dans la moyenne troposphère et des nuages bas très fréquents. Les mesures LiDAR ont été utilisées pour effectuer une estimation des flux infrarouge et visible descendants. Les résultats des deux premiers déploiements et les comparaisons avec des analyses et des sorties du modèle WRF fournissent des premiers éléments sur l'apport que pourra présenter ce réseau de bouées multi-instrumentées en région centrale arctique.

No matter what its purpose is, economic or environmental, energy harvesting is a relevant solution to replaceor to get rid of primary batteries. This thesis is part of a collaborative laboratory between the CEA and Oxylane(Decathlon) and its aim is the design of a power management circuit which harvests mechanical energy fromhuman movements during sport practice in order to power aWireless Sensor Node (WSN). The electronic circuitwhich has been developed in this work recovers energy from piezoelectric harvesters, extracts and conditionsit thanks to an efficient energy extraction technique and to an appropriate power circuit. In response to therandom behavior of human body which supplies an intermittent and irregular energy, the Flyback topology andthe Synchronous Electric Charge Extraction technique (SECE) are employed. The energy harvester is dischargedat its maximum voltage through a coupled-inductor and two MOSFETs transistors. This work proposes a newextraction technique, derived from SECE : MS-SECE ("Multi-Shot Synchronous Electric Charge Extraction")transfers the energy in several magnetic discharges which decreases the resistive losses or the size of the magneticcomponent. In order to satisfy the size constraints aimed by Oxylane, an integrated circuit, fabricated in theAMS 0,35 μm CMOS technology, implements the MS-SECE autonomously. This very low power (1 μW) ASICcontrols the power circuit and a couple of external components. This way, the electrical energy is efficientlyconverted towards a buffer capacitor under 3V. Furthermore, thanks to its two operating modes (passive/nonoptimizedand active/optimized) successively employed, the circuit self-starts and works without battery orinitial energy. The complete system is compatible with a large variety of piezoelectric harvesters, especiallywhen their output voltages are large (>50V). Finally, it enables the complete autonomy of a WSN consumingaround 100 μW., Que son intérêt soit environnemental ou économique, qu’elle s’applique aux macro, micro ou nano systèmes,la récupération d’énergie est une solution permettant de s’affranchir du remplacement, de la recharge ou même de l’utilisation de piles. Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre Oxylane (Decathlon) etle CEA et son objectif est la conception d’un circuit électronique de gestion permettant de récupérer l’énergie mécanique humaine pendant une pratique sportive afin d’alimenter un capteur communicant sans fil. Le système électronique développé dans ce travail exploite l’énergie électrique issue de récupérateurs piézoélectriques,l’extrait et la met en forme grâce à une technique d’extraction efficace et un circuit de puissance approprié.Face au comportement aléatoire de l’être humain fournissant une énergie mécanique intermittente et irrégulière,la topologie Flyback et la technique d’extraction SECE ("Synchronous Electric Charge Extraction") sont utilisés. Le récupérateur est déchargé à son maximum de tension par l’intermédiaire d’une inductance couplée et de deux transistors MOSFETs commandés. Ce travail propose une nouvelle variante de SECE : la technique MS-SECE ("Multi-Shot Synchronous Electric Charge Extraction") permet de transférer l’énergie en plusieurs paquets afin de diminuer les pertes résistives ou le volume du circuit magnétique. Afin de satisfaire la contrainte d’encombrement de l’application visée par Oxylane, un circuit de récupération implémentant cette nouvelle technique est fabriqué en technologie intégrée CMOS 0,35 μm. L’ASIC possède une consommation très faible(1 μW) et commande le circuit de puissance et quelques composants discrets. De cette façon, l’énergie électrique est convertie efficacement vers une capacité réservoir sous 3V. De plus, grâce à ses deux modes de fonctionnement("passif non-optimisé" et "actif optimisé") utilisés successivement, le circuit démarre sans énergie initiale et fonctionne sans batterie rechargeable. Le système final est compatible avec une grande variété de récupérateur piézoélectriques, notamment lorsque leur tension de sortie est élevée (>50V), et permet l’autonomie en énergie d’un capteur communicant sans fil consommant environ 100 μW.

There are numerous applications of outdoor autonomous mobile robots : surveillance of areas to detect anomalies, data acquisition campaigns, exploration, search of victims in disaster areas, etc. Robot localization is a key function in these contexts because it is necessary fora lot of essential robotics tasks, in particular to build environment models, follow paths or supervise the execution of the missions.This work presents the development of a localization solution for autonomous robots, designedto be both a generic research tool and an effective tool to localize robots navigating with highlydynamic movements.Starting with a simultaneous localization and mapping (SLAM) solution using a single camera,several solutions are successively built by gradually adding sensors, until obtaining a robust and precise system combining several cameras, an inertial sensor and odometry, which is inaddition able to integrate absolute position measures when available (e.g. as provided byGPS or a map-based localization scheme). A in-depth analysis of the abilities and limitations of the different systems is systematically made, in particular considering the advantages of estimating online extrinsic calibration parameters and sensor biases. A particular emphasisis set on real time execution of the algorithms on board the robots and on their robustness,requiring to address various problems related to temporal aspects of data management.Thorough evaluations using different realistic datasets allows to evaluate and validate the proposed work throughout the manuscript.; Les applications de la robotique mobile autonome en environnements extérieurs sont nombreuses : surveillance de site à la recherche d’anomalies, campagne d’acquisition de données,exploration, recherche de victimes sur des lieux de catastrophes, etc, et l’intérêt de la robotique pour ces applications est d’autant plus grand que les environnements peuvent être dangereux ou risqués pour l’homme. La localisation des robots est une fonction clé dans ces contextes car elle est indispensable à de nombreuses autres fonctions, particulièrement la construction de modèles d’environnement, l’exécution des trajectoires, ou la supervision des missions. Ces travaux présentent la construction d’une solution de localisation pour des robots autonomes,conçue pour être à la fois un outil générique de recherche et un outil opérationnel pour localiser nos robots lors de leurs missions de navigation autonome, capable de gérer de fortes dynamiques de mouvement. En partant d’une solution de localisation et cartographie simultanées (SLAM) basée sur l’utilisation d’une simple caméra, différentes solutions sont successivement construites en ajoutant progressivement des capteurs afin de pallier les difficultés rencontrées lors des évaluations, et ce jusqu’à obtenir un système robuste et précis combinant plusieurs caméras, une centrale inertielle et l’odométrie, et ayant en outre la possibilité d’intégrer des estimations de positions absolues quand elles peuvent être produites (par un récepteur GPS ou un algorithme exploitant une carte initiale). Une analyse profonde des capacités et limitations des différents systèmes est systématiquement effectuée, en considérant notamment l’intérêt d’estimer enligne les calibrages extrinsèques et biais des capteurs. Un accent particulier est mis sur l’exécution temps réel des algorithmes à bord du robot et sur leur robustesse : cela implique la résolution de nombreux problèmes, portant notamment sur les aspects temporels de la gestion des données. Une large évaluation sur différents jeux de données réalistes permet d’évaluer et de valider les différents développements proposés tout au long du manuscrit.

In recent years, getting inspiration from simple but complex biological organisms, several advances have been seen in autonomous systems to mimic different behaviors that emerge from the interactions of a large group of simple individuals with each other and with the environment. Among several open issues a significantly important issue, not addressed so far, is the self-sufficiency, or in other words, the energetic autonomy of a modular robotic organism. This feature plays a pivotal role in maintaining a robotic organism's autonomy for a longer period of time. To address the challenges of self-sufficiency, a novel dynamic power management system (PMS) with fault tolerant energy sharing is proposed, realized in the form of hardware and software, and tested. The innate fault tolerant feature of the proposed PMS ensures power sharing in an organism despite docked faulty robotic modules. Due to the unavailability of sufficient number of real robotic modules a simulation framework called Replicator Power Flow Simulator is devised for the implementation of application software layer power management components. The simulation framework was especially devised because at the time of writing this work no simulation tool was available that could be used to perform power sharing and fault tolerance experiments at an organism level. The simulation experiments showed that the proposed application software layer dynamic power sharing policies in combination with the distributed fault tolerance feature in addition to self-sufficiency are expected to enhance the robustness and stability of a real modular robotic organism under varying conditions. Inspiriert von einfachen aber komplexen biologischen Organismen wurden in den letzten Jahren verschiedenste autonome Systeme entwickelt, welche die Verhaltensweisen einer großen Gruppe einfacher Individuen nachahmen. Das zentrale und bis heute ungelöste Problem dieser Organismen ist deren autonome Energieversorgung. Zur Sicherstellung der Energieversorgung eines aus mehreren Robotern zusammengesetzten Organismus wurde in dieser Arbeit ein neuartiges Power-Management-System (PMS) konzipiert, aufgebaut und an einzelnen Robotermodulen und einem Roboterorganismus getestet. Die Hardware eines bestehenden Roboters wurde um ein neues Konzept erweitert, das auch bei fehlerhaften Robotermodulen einen Energieaustausch sicherstellt und so zu einer erhöhten Robustheit des PMS führen soll. Das entwickelte PMS wurde in modulare Roboter integriert und beispielhaft anhand eines Roboterorganismus getestet. In Ermangelung einer ausreichenden Anzahl von Robotermodulen wurde eine Simulationsumgebung entwickelt und die Software des PMS im Simulationsprogramm, anstatt im Roboter, implementiert. Dieses Simulationswerkzeug ist momentan das Einzige, das unter Berücksichtigung des Bewegungsmodells des Organismus den Energietransport im Roboterorganismus visuell darstellt und das Verhalten in verschiedenen Fehlerfällen simulieren kann. Die Simulationen und Messungen zeigen, dass das entwickelte PMS geeignet ist, die Energieversorgung von Roboterorganismen auch in Fehlerfällen sicherzustellen und so die Stabilität und Robustheit zu erhöhen.

The personal positioning and navigation became a very challenging topic in our dynamic time. The urban canyons and particularly indoors represent the most difficult areas for personal navigation problematic. Problems like disturbed satellite signals make the positioning impossible indoors. Recently developed systems for indoor positioning do not assure the necessary positioning accuracy or are very expensive. Our concept stands for a fully autonomous positioning and navigation process. That is, a method that does not rely on the reception of external information, like satellite or terrestrial signals. Therefore, this research is based on the use of inertial measurements of the human walk and the map database which contains the graphic representation of the elements of the building, created by applying the link-node model. Using this reduced set of information the task is to develop methodology, based on the interaction of the data from both sources, to assure reliable positioning and navigation process. This research is divided in three parts. The first part consists in the development of a methodology for initial localization of the person indoors. The problem to solve is to localize the person in the building. Consider a person equipped with a system which contains set of inertial sensors and map database of the building. Speed, turn rate and barometric altitude are measured and time-stamped on each step of the person. A pre-processing phase uses these raw measurements in order to construct a polyline, thus representing user's trajectory. In the localization approach central place takes the association of the user's trajectory with the graph representation of the building, process known as map-matching. The solution is based on statistical method where the determination of the user's position is entirely represented by its probability density function (PDF) in the frame of Bayesian inference. Initial localization determines the edge of the graph occupied by the person. The second part aims at continuous localization, where user's position is estimated on every step. Besides the application of the classical map-matching techniques, two new methods are developed. Both rely on the similarity of the geometry of the trajectory and the elements of the graph. The first is based on the Bayesian inference, where the estimation is computed considering the walked distance and azimuth. The second method represents a new application of the Fréchet distance as degree of similarity between two polylines. The third part is pointed at the pedestrian guidance. Once the user's position is known it is easy to compute the path to his destination and to give him directions. The problem is to assure continuance of the process of navigation in the case when the person has lost his path. In that case the solution consists in either giving instructions to the user to go back on the path or computation of a new path from the actual position of the user to his destination. Based on that methodology, algorithms for initial localization, continuous localization, and guidance were created. Numerous tests with the participation of several persons have been provided in order to validate the algorithms and to show their performance, robustness and limits.

National audience; Les liaisons filaires qui permettent l'échange d'informations entre des équipements ont tendance à disparaître avec l'avènement des technologies Bluetooth et Zigbee. De plus en plus de systèmes tendent à devenir autonomes. Le point bloquant reste la dépendance énergétique et le rechargement via le réseau électrique de distribution. Nous dressons l'éventail des énergies « gratuites » qui permettent de rendre complètement autonome les systèmes communicants radiofréquence. Parmi toutes ces énergies, l'énergie solaire et l'énergie mécanique semblent être celles qui offrent les perspectives les plus intéressantes.

Hier les institutions prenaient en charge l'individu du berceau à la tombe sans qu'il ait son mot à dire. A l'inverse, ce dernier est aujourd'hui sommé d'être autonome et de se forger un récit biographique à l'adresse de ces mêmes institutions. Cette libération de l'individu peut aisément se retourner en contrainte et le condamner à une sorte de mise en récit perpétuelle. Ce livre étudie le tournant en cours dans les modes de socialisation dans les sociétés européennes et soumet au lecteur les enjeux de l'émergence d'une société où le lien social repose en grande partie sur une mise en récit de soi.

Recent software engineering technologies, and in particular those related to component-based software engineering (CBSE), have highlighted an important part of the software life cycle known as deployment. This part, usually mixed up with software installation, covers the remaining software life cycle phases, starting after the development and ensuring the software maintenance until its removal. This maintenance is required to take into account new user requirements and new conditions, not considered and usually unpredictable at build-time. CBSE focuses on building large software systems by integrating existing software components. A software system is no longer obtained through writing code but rather through assembling existing components. CBSE aims to enhance the flexibility and to facilitate the maintainability of developed systems. Usually, the system to be maintained has to be stopped, updated, rebuilt and finally restarted. This maintenance process is not suitable for "non-stop" critical systems that have to be highly available like bank, aeronautic, e-commerce and telecommunication services. With that kind of systems the maintenance is more complex and must take place at run-time. Dynamic maintenance and reconfiguration at run-time of component-based software systems remains one of the key challenges facing software developers today. This thesis fits in the dynamic reconfiguration research area. It describes a reflexive approach to support the dynamic reconfiguration of component-based software systems. This approach has been implemented in the DYVA system. The role of this system is to take in charge the reconfiguration responsibility, and to enable developers to focus on the business logic of the software systems they build. Our main aim is to define a dynamic reconfiguration solution, based on abstractions, and independent as much as possible of the targeted software systems and their component models. DYVA is based on an abstract component model that enhances its openness and its reusability. This abstract model reflects the image of the concrete application to be reconfigured and allows homogeneous treatment of systems resulting from different component models. The consistency is an important aspect we considered in our approach through state transfer and communication management during the dynamic reconfiguration. Dynamically reconfiguring an application requires a complex analysis and decision process. Our approach uses a combination of 1) sensor objects that supervise the system environment, 2) reconfiguration rules that represent the reconfiguration logic, and 3) a reasoning engine that takes and applies the reconfiguration decisions., Le déploiement est une phase qui prend de plus en plus d'importance dans le cycle de vie du logiciel. Il prend le relais après la phase de développement et couvre les étapes restantes du cycle de vie : de l'installation jusqu'à la désinstallation du logiciel en assurant sa maintenance corrective et évolutive . Cette maintenance est nécessaire pour prendre en compte de nouvelles conditions, non envisagées et difficiles à prédire dans la phase de développement. Depuis plusieurs années, le développement du logiciel s'oriente vers un nouveau paradigme permettant de simplifier la maintenance. Ce paradigme a pour objectif la construction d'applications en intégrant des briques logicielles bien définies et "autonomes", appelées composants. La notion classique de développement d'applications en écrivant du code a été remplacée par l'assemblage de composants préfabriqués. En général, pour introduire les modifications nécessaires, l'application doit être arrêtée, modifiée, recompilée puis démarrée à nouveau. Cependant, ce processus classique de maintenance ne peut pas être appliqué à certaines catégories d'applications, pour lesquelles l'interruption complète de service ne peut pas être tolérée. Ces applications, qualifiées de "non-stop", doivent être adaptées d'une manière dynamique avec le minimum de perturbation. Dans cette thèse, nous proposons une approche réflexive permettant de supporter la reconfiguration dynamique des applications à base de composants. Cette approche est mise en œuvre sous forme du système DYVA. Le rôle de ce système est de prendre en charge la responsabilité de reconfiguration, et de permettre aux développeurs de se concentrer sur la logique applicative. Notre objectif majeur est de proposer une solution de reconfiguration générale, basée sur des abstractions et séparée des applications à reconfigurer. Ceci permet de développer des applications propres, qui focalisent sur la logique métier. La séparation favorise aussi l'évolution et facilite la maintenance, aussi bien des applications que du système de reconfiguration. Pour assurer l'ouverture et la réutilisabilité de notre système, nous l'avons basé sur un modèle de composants abstrait. Ce modèle incarne l'image de l'application à reconfigurer et permet de traiter d'une manière homogène, des applications issues de modèles de composants différents. Notre approche favorise aussi l'auto-reconfiguration qui reflète la capacité du système de reconfiguration à prendre des décisions de reconfiguration cohérentes, et à matérialiser ces décisions sans l'intervention d'un acteur humain.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.