Dissertations / Theses on the topic 'Bruit de passage des véhicules'

Du point de vue acoustique, un train est un ensemble de sources de bruit. Lorsqu'il s'agit de réduire son bruit au passage, une des options possibles est d'agir directement sur ces sources. S'il est possible de prévoir numériquement ou à l'aide de modèles physiques les émissions de nouvelles configurations de sources, l'impact des réductions ainsi obtenues sur le bruit global au passage n'est en général pas connu. C'est pour prévoir cet impact qu'un logiciel de simulation du bruit au passage a été développé : VAMPPASS. Celui-ci permet de calculer les indicateurs acoustiques standards du bruit de passage et de créer les échantillons sonores correspondants. Cette thèse s'est articulée autour de la méthode de synthèse implémentée dans le logiciel, ainsi que sur le modèle de sources qui va l'alimenter et sur la caractérisation de ces sources dites équivalentes à partir de données expérimentales ou numériques. Le premier chapitre brosse un état de l'art des modèles physiques des sources typiques présentes sur un train, des méthodes de synthèse qui ont été employées jusqu'alors et des méthodes de caractérisation existantes du bruit global et des niveaux de sources. Le deuxième chapitre est consacré à la réalisation de VAMPPASS : la méthode de synthèse employée, son adaptation au contexte et les contraintes en terme de données d'entrée. Dans le troisième chapitre, la caractérisation expérimentale des sources équivalentes des auxiliaires de traction est détaillée. La caractérisation du bruit de roulement, source prépondérante, fait l'objet du quatrième chapitre. Enfin, le dernier chapitre présente les études menées pour valider notre outil et un exemple d'utilisation de celui-ci.

Pour commercialiser un véhicule, les constructeurs automobiles doivent se soumettre à la réglementation sur le bruit extérieur. Le règlement de la commission économique pour l'Europe, ECE R51.03, spécifie les niveaux admissibles que peut rayonner un véhicule automobile en roulage. Ce règlement est entré en vigueur depuis le 1er juillet 2016 pour remplacer l'ancien règlement ECE R51.02 (changement de méthode d’essai et sévérisation des niveaux de bruit admissibles). La diminution drastique des niveaux sonores tolérés se fait en trois étapes : passage de 74 dB (A) sous l'ancien règlement, à 68 dB (A) en 2024. Par conséquent, les constructeurs ainsi que les fournisseurs automobiles seront confrontés à un grand défi pour atteindre cet objectif. Ainsi, l'objectif de ces travaux de thèse consiste à développer une aide à la modélisation totale du bruit de passage d’un véhicule, comme le préconisent les essais réglementaires. Le but est de construire des modèles optimaux pour prévoir et évaluer avec précision le bruit que peut rayonner un véhicule en roulage plus tôt dans son cycle de développement, i.e. avant l'étape d'industrialisation. Il faut alors se placer dans la recherche d'un compromis entre précision des estimations, sensibilité aux paramètres, robustesse de la méthode et efficacité numérique
Currently, to put a vehicle on market, car manufacturers must comply to a certification test of exterior noise. The regulation of the United Nations Economic Commission for Europe, ECE R51-03, specifies permissible levels a rolling motor vehicle can emit. This regulation is applied since July 1st, 2016, to replace the old regulation ECE R51-02 (test method change and tightening of permissible levels). The drastic reduction in noise levels will be done in 3 steps: from 74 dB (A) under the old regulation to 68 dB (A) in 2024. Therefore, manufacturers as well as their suppliers will face a great challenge to achieve this goal. The objective of this thesis is to develop an aid to the modeling of the pass-by noise of a vehicle, as called for in regulatory testing. The goal is to predict and evaluate accurately the noise emissions earlier in the vehicle development cycle, i.e. before the industrialization stage. We must then seek a trade-off between accuracy of estimates, sensitivity to parameters, robustness of the method and numerical efficiency

Le présent travail de recherche s'inscrit dans le cadre de la caractérisation de l'émission de bruit des véhicules routiers. On désire identifier les sources de bruit d'un véhicule en mouvement, lors de son passage sur une voie de circulation en conditions réelles, à partir de mesures acoustiques effectuées à poste fixe en bord de voie. Les méthodes d'imagerie acoustique utilisées actuellement présentent des performances insuffisantes sur véhicules routiers. Un état de l'art a permis d’identifier une méthode existante, MSA-PSF, consistant à effectuer sous certaines hypothèses une déconvolution sur sources mobiles dans le domaine fréquentiel, et originellement utilisée en aéronautique. Cette méthode est ici adaptée au contexte des véhicules routiers. Dans un deuxième temps, une approche originale est introduite pour répondre spécifiquement aux contraintes de ce contexte : CLEANT. Il s’agit d’une méthode itérative, dans le domaine temporel avec une approche large bande, qui prend en compte les effets du déplacement des sources et qui comporte deux paramètres permettant d’affiner les résultats : le facteur de boucle et le critère d’arrêt. Une version filtrée en fréquence est également proposée et montre une amélioration de l’identification de sources secondaires dans certains cas. CLEANT présente l’avantage d’obtenir des signaux-sources temporels reconstruits, ouvrant la voie à d’autres analyses, en particulier l’utilisation de la cohérence avec des signaux issus de mesures embarquées pour la séparation des contributions de sources décorrélées. MSA-PSF et CLEANT sont évaluées sur des simulations numériques à l'aide d'indicateurs mesurant leurs performances sur les aspects localisation et quantification de sources. Elles sont par la suite testées expérimentalement en conditions contrôlées de laboratoire, par l'utilisation d'une source mobile. Cette expérience permet une première application à un cas pratique, impliquant un mouvement linéaire, la présence de deux sources simultanées et des signaux de différentes natures (tonale et large bande). Enfin, elles sont comparées à l’approche classique de formation de voies sur source mobile, dans le cadre d’une expérience avec véhicule en conditions réelles. L'approche originale CLEANT fournit des résultats très encourageants, représentant une amélioration de la formation de voies classique, notamment en basse fréquence sur les cas testés. L'application à un véhicule en conditions réelles illustre certains comportements potentiellement problématiques de CLEANT et les solutions apportées par sa version filtrée en fréquence ou par l'ajustement de ses différents paramètres. Un premier test des approches par référencement avec des signaux issus de mesures embarquées est également présenté pour discriminer l'origine physique des sources, et souligne l'incidence de la brièveté des signaux inhérente au contexte de sources au passage
The study detailed in this manuscript is part of the effort to characterize the noise emission from road vehicles. We wish to identify the noise sources of a moving vehicle, when driven on a roadway in real-world conditions, with roadside acoustic measurements. The current acoustic imaging methods do not provide sufficient performance on road vehicles. A state of the art led to the selection of an existing method, MSA-PSF, which consists in deconvolving signals from mobile sources in the frequency domain under certain assumptions, and was originally developed for aeroacoustics. This method is adapted here to the context of road vehicles. Then, an original approach is proposed in order to tackle the specific constraints of this context: CLEANT. This is an iterative method, performed in time domain with a wideband approach, which takes into account the effect of sources motion and includes two parameters designed to refine the result: the loop factor and the stopping criterium. A further version of the algorithm, including a frequency filter, is also proposed and shows significant improvement in identifying secondary sources in some particular cases. An interesting point of CLEANT is the availability of the sources reconstructed time signals, which enables other types of analysis, especially the use of the coherence with signals from on-board measurements in order to separate the contributions of uncorrelated sources. MSA-PSF and CLEANT are evaluated with numerical simulations and a set of indicators to measure their source localization and quantification performance. They are then tested in a controlled laboratory conditions experiment, using a moving source. This experiment represents a first application of the methods to a practical case, involving a linear motion, two simultaneous sources and different kinds of signals (tone and wideband). They are finally compared to the classical approach of moving source beamforming, within the frame of an experiment on a road vehicle, in real-world conditions. The original approach CLEANT yields very encouraging results, and is a clear improvement from the conventional beamforming, especially at low frequency for the tested cases. Applying it to a road vehicle in real-world conditions highlights a potentially troublesome behavior of the method, and the solution brought by CLEANT's frequency filtered version, or by adapting its various parameters. The coherence with reference signals to discriminate the physical origins of the sources is also tested and underlines the role of the short duration of the signals related to the sources passing-by context

La pollution sonore est un problème majeur pour les résidents des zones urbaines. La directive Européenne 2002/49/CE impose aux états membres l’établissement de cartes de bruit. Ces dernières sont construites sur la base de l’indice énergétique Lden, également utilisé dans les relations dose-effet établies pour prédire la gêne. Toutefois, pour l’évaluation de la gêne due au bruit dans les zones urbaines, la pertinence de cet indice est souvent remise en question. En effet, de nombreuses études ont montré que les caractéristiques temporelles et spectrales des bruits environnementaux influencent aussi les réponses de gêne et ne sont pas prises en compte dans cet indice. Cette thèse vise à contribuer à l’amélioration de la caractérisation de la gêne due au bruit des véhicules routiers en ville. Elle est basée sur des expériences réalisées en laboratoire. Elle comprend deux parties principales. La première partie a comme objectif de progresser sur la caractérisation physique et perceptive du bruit des passages de divers véhicules routiers en milieu urbain tels que les bus, les deux-roues motorisés, les poids lourds et les véhicules légers. Une attention particulière a été portée sur la caractérisation de la gêne due aux deuxroues motorisés qui sont cités parmi les véhicules routiers les plus gênants et sont peu étudiés dans la littérature. Dans cette perspective, un indicateur acoustique caractéristique de la gêne due au bruit routier urbain a été déterminé : il rend compte de différents attributs auditifs gênants en associant la sonie, un indice spectral et deux indices de modulation proposés dans le cadre de ces travaux. Dans les zones urbaines, les riverains sont souvent exposés à la circulation routière en présence d’autres sources de bruit de l’environnement. L’objectif principal de la deuxième partie est la prédiction de la gêne totale due au bruit du trafic routier urbain combiné avec le bruit de tramway. Dans le but de caractériser la gêne totale, les phénomènes perceptifs liés à la combinaison de ces bruits sont tout d’abord étudiés. Ensuite, l’indicateur proposé précédemment pour caractériser la gêne due au bruit des passages de différents véhicules routiers est testé lorsque différents trafics routiers urbains sont considérés. Sur la base de ces résultats, des modèles permettant de caractériser la gêne due au bruit de trafic routier urbain combiné au bruit de tramway ont été proposés
Noise pollution is a major concern for residents of urban areas. To date, the European directive 2002/49/CE requires member states to represent community noise through noise maps. These are produced using the Lden (day-evening-night level) index which is also employed for dose-effect relationships in noise annoyance prediction. However, for the assessment of noise annoyance in urban areas, its relevance is often questioned. Numerous studies have shown that noise annoyance due to community noise is not solely based on the sound pressure level and other acoustical signal characteristics such as temporal and spectral features influence noise annoyance ratings. This thesis aims to improve the assessment of noise annoyance due to various road vehicle noises in cities. It is based on experiments carried out in laboratory conditions and comprises two main parts. The first addresses the enhancement of the physical and perceptual characterization of annoyance due to various urban road vehicle pass-by noises, such as buses, poweredtwo- wheelers, heavy vehicles and light vehicles. A specific focus is put on the characterization of annoyance due to powered-two-wheelers which are among the most annoying road vehicles and studied little in the existing literature. An indicator accounting for annoyance-relevant auditory attributes of urban road vehicle pass-by noises is determined: it comprises loudness, a spectral index and two modulation indices proposed in this work. In urban agglomerations, people are often exposed to road traffic in presence of a variety of other environmental noise sources. The focal point of the second part is on the prediction of total annoyance due to urban road traffic noise combined with tramway noise. In the aim of adequately characterizing total annoyance, first the perceptual phenomena involved in annoyance due to the combination of the sources are studied. Furthermore, the analysis allows for the testing of the proposed noise annoyance indicator for the characterization of urban road traffic noise. To characterize annoyance due to tramway noise, an indicator determined in a recent study is employed. Based on these indicators and the findings regarding perceptual phenomena, models for the prediction of total annoyance due to combined urban road traffic and tramway noise are proposed

On assiste aujourd'hui à une demande croissante d'outils permettant la prévision des niveaux sonores lors de la construction de nouveaux aménagements urbains. De tels outils existent mais la prise en compte des phénomènes physiques, encore limitée, demande à être améliorée. C'est ce que nous tentons de faire dans le cadre de ce travail de thèse, pour lequel le caractère expérimental est omniprésent. Toutes les sources sonores n'ayant pas les mêmes caractéristiques physiques, elles n'obéiront pas au même modèle. Elles sont donc séparées en deux catégories principales: les sources d'origine mécanique et celles d'origine humaine. Etant donné leur diversité, elles n'ont pu être modélisées individuellement. Il a fallu en conséquence établir un classement par "familles". C'est le cas particulier des sources d'origine mécanique qui ont été séparées en quatre catégories. Ce classement a fait I'objet d'une comparaison avec ceux déjà existants dans diverses méthodes nationales. Des résultats similaires sont obtenus. La modélisation en termes de source sonore ponctuelle équivalente est tout d'abord effectuée pour un véhicule léger circulant à des vitesses stabilisées supérieures ou égales à 80 km. /h, pour lesquelles le bruit de contact pneumatique-chaussée est prépondérant. Une méthode permettant de déterminer la hauteur de cette source ponctuelle omnidirectionnelle équivalente a été mise au point, après validation pour une source test. La source a été identifiée proche du sol ce que confirme une étude réalisée à INRETS. La puissance acoustique de cette source peut alors être déduite. Cette méthode est ensuite appliquée aux véhicules légers, cyclomoteurs et motocyclettes pour des conditions de circulation urbaine, entre 30 et 70 km/h. Des lois de prévision des niveaux d'émission par tiers d'octave sont déterminées, avec une excellente précision. Concernant les sources d'origine humaine, encore très peu ou pas du tout étudiées, des campagnes de mesures ont permis la simulation de groupes d'individus par des sources ponctuelles de position et de puissance acoustique adéquates. Ces techniques ont été appliquées aux cours de récréation et à une place de marché. Bien que d'autres types de sources restent encore à qualifier, ces modèles peuvent d'ores et déjà être intégrés dans un logiciel de propagation du son en milieu urbain
Today, a growing request concerning tools for allowing sound level predictions during the construction of new urban infrastructures is observed. Some of them exist, but physical phenomena taken into account have to be still improved. This is the aim of these researches, widely based on experimental approach. Due to their various physical characteristics, all the sound sources cannot be represented by the same theoretical model. They are splited in two groups : mechanical sources and human sources. In both group, each sound source cannot be individually modelled. That is why a classification is established. It is particularly the case for the mechanical sources which are distributed in four categories. This classification has been compared with those existing in some national methods. Similar results have been found. In a first step, road vehicles circulating at steady speeds, upper than 80 km/h where tyre/road noise is dominant, are modelled by omnidirectional point sources, the equivalen source heights of which have to be determined. A method based on an inverse fitting procedure performed on experimental excess attenuation results between two receivers has been implemented. Before this, the procedure was validated using an artificial pink noise sound source located at various positions. The equivalent source has always been found very close to the pavement surface which is confirmed by a study from INRETS. Sound power level can be obtained afterwards. This procedure has been applied to passenger cars, mopeds and motorcycles for urban traffic conditions including acceleration and deceleration phases. The speed ranges between 30 and 70 km/h. Sound power level predictions, for each third octave band, have been determined with a good accuracy. Concerning human sources, for which research results are rare in existing literature, two experimental campaigns allowed to test a method simulating groups of people by several omnidirectional point sources, each of them with their adequate location and sound power level spectrum. This method has been applied to school playgrounds and to a market place. Even if in the future, other types of sound sources have to be studied, these physical characteristics can already be introduced in the theoretical sound propagation model for urban areas

L'évaluation et la gestion du bruit constituent aujourd'hui une préoccupation majeure des pouvoirs publics, qui s'est concrétisée au niveau européen par l'adoption de la directive 2002/49/CE. Les états doivent cartographier acoustiquement les villes et les axes de transports terrestres les plus importants. La volonté d'utiliser une méthode commune a débouché sur les projets Harmonoise/Imagine et sur le modèle CNOSSOS, actuellement en cours de développement. La modélisation de l'émission sonore est plus complexe que dans les modèles nationaux utilisés jusqu'ici. Cette complexité a un prix. La mesure au passage utilisée abondamment jusqu'à présent pour la caractérisation de l'émission acoustique des véhicules devient caduque. Une autre méthode est nécessaire pour alimenter ce modèle d'émission plus complexe. Parallèlement au besoin d'une nouvelle technique de mesure, des voix s'élèvent contre l'utilisation des seuls indicateurs moyennés (Lden, Lnight), exigés par la directive européenne. Ces indicateurs, adaptés pour des vitesses de véhicules constantes, sont peu pertinents face à la dynamique du milieu urbain. Ce travail se propose de contribuer à l'émergence d'une nouvelle méthode d'ingénierie, qui puisse caractériser simplement des sources complexes, et de manière dynamique (reconstituer des niveaux fréquentiels continus équivalents variant dans le temps par exemple). Une des principales motivations de cette thèse est aussi l'étude des véhicules étendus (poids lourds, bus, tramways) pour lesquels ces besoins sont les plus criants.

Le but de cette étude était de mettre en évidence les évènements les plus désagréables lors de l'utilisation d'un véhicule urbain de livraison. Plus précisément, il s'agissait d'appliquer une méthode d'évaluation psycho-physique, la méthode d'évaluation continue analogique catégorielle, à l'évaluation du désagrément d'une séquence sonore de longue durée. Cette méthode consiste à demander à l'auditeur de déplacer un curseur coulissant continûment le long d'une échelle sur laquelle cinq catégories sont indiquées afin que la position du curseur représente à chaque instant sa perception. Dans une première partie, l'utilisation de la méthode pour l'évaluation d'un caractère complexe, le désagrément, a été validée sur des séquences sonores de synthèse. Dans une seconde partie, elle a été utilisée pour l'évaluation d'une séquence sonore réelle de livraison. En parallèle, une analyse des verbalisations libres des auditeurs a permis d'identifier des caractères sonores responsables de ce désagrément et de valider, en terme de désagrément, les résultats issus de l'évaluation continue. Deux autres applications ont été réalisées : la première étudiait l'influence de la boîte de vitesses (manuelle ou automatique) sur la perception du bruit en accélération d'un véhicule au démarrage. La seconde s'intéressait à la perception d'une séquence de livraison telle qu'un riverain peut l'entendre chez lui et non plus en extérieur. Dans une dernière partie, une expérience complémentaire a été menée pour mettre en évidence le lien entre évaluation continue et jugements globaux de la séquence de livraison.

Le thème de cette étude est la dégradation de la vigilance des conducteurs automobile, due aux facteurs combinés de bruit de vibration, de durée et dynamique de conduite. Au cours de ce travail, nous avons réalisé un système embarqué d'acquisition numérique de signaux électrophysiologiques et comportementaux, ainsi qu'un système optoélectronique 3D permettant l'enregistrement en temps réel de la posture du conducteur. Nous utilisons, en complément des indicateurs traditionnels de vigilance, deux nouveaux indices originaux. Le 1er d'ordre physiologique est lié au réflexe d'orientation, et le 2ème d'ordre comportemental, mesure l'angle d'inclinaison de la tête du conducteur. Tous les indicateurs sont ensuite fusionnés par une technique optimale (KALMAN) , afin de fournir une échelle de repérage de la vigilance graduée de 0 à 10. Enfin nous appliquons l'analyse de variance aux résultats expérimentaux issus d'une campagne de mesure en vraie grandeur : 9 sujets sur l'autoroute Lyon-Dijon, soumis à 2 niveaux de vibrations et à 2 niveaux de bruits
The subject of this study is the effect of noise and vibrations on the vigilance of drivers in monotonous driving conditions. We have realized an on-board data acquisition system for physiological and behavioural signals. We also realized an original system for assessing the driver's position in a 3 dimensional frame in real driving conditions. We have used two new original vigilance indicators in complement of traditional ones. The first one is a signal related to the orienting reflex and the second one is the tilting angle of the driver's head. A data fusion method based on KALMAN optimal filtering is applied to obtain a vigilance scale graduated between 0 and 10. Finally, we apply the analyse of variance technique to experimental results recorded on 9 subjects who drove on the highway between Lyon and Dijon. The subjects were exposed to 2 levels of noise and 2 levels of vibrations

Les interfaces à base de reconnaissance vocale sont un moyen intéressant pour améliorer l’utilisation d’équipements à bord d’une automobile. Dans cette thèse, nous avons concentré nos efforts sur l’augmentation de la robustesse d’un système de reconnaissance de la parole, amené à opérer dans l’environnement fortement bruité de l’habitacle d’un véhicule, en considérant trois axes : Mise au point et l’utilisation d’un dispositif de débruitage avancé par régénération d’harmoniques (HRNR), afin de fournir au système de reconnaissance des données déjà traitées ; Utilisation de modèles "spécialisés" (adaptés à une condition d’enregistrement bien particulière) ; Combinaison des décodages issus de l’enregistrement d’un même énoncé par trois microphones situés à différents endroits du tableau de bord. Grâce à la diversité des décodages observés, il nous a été possible d’obtenir par un système de vote, de meilleures performance de reconnaissance que lors de l’utilisation d’un seul modèle
Interfaces based on speech recognition have recently become interesting as a way of improving the use of equipments inside a car. However, tuning such interfaces demands to take into account the special sound conditions in the passenger compartment. In this PhD, we focused on improving the robustness of a present speech recognition system due to be used in a very noisy passenger compartment. We focused on the tuning and use of an advanced denoising device based on harmonic regeneration (HRNR) We then looked at "specialised" models, adapted to a specific recording situation. Finally, the differences in decoding observed when using various models made us look at differences that can occur between decodings of the same words by three distinct microphones located at various places of the dashboard. A majority vote applied to decodings of recordings made by the three microphones allowed a sensible improvement of the error rate compared to the use of a single sound recording

L’objectif de ce travail est de concevoir un radar anticollision micro-onde qui sera embarqué sur les véhicules pour renforcer la sécurité routière. Deux technologies radars ont été testées : le radar à impulsions et le radar à modulation de fréquence. Les deux radars sont adaptés à la détection d'obstacles, mais ne permettent pas la détection de certains intervalles de distances. La solution a été d'associer ces deux radars dans un seul ensemble que nous appelons radar bi mode. Ce dernier a été ainsi réalisé et teste avec succès en temps réel. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux radars basés sur le récepteur à corrélation considéré comme récepteur optimal. Cette technique a été associée à un codage numérique utilisant les séquences pseudo-aléatoires. Une solution plus économique utilisant une corrélation à un bit a été proposée. Une étude théorique originale a été présentée pour évaluer les performances de ce radar et surtout en rapport signal au bruit a la sortie du récepteur. Plusieurs cas ont été étudies par des simulations qui viennent renforcer l'étude théorique présentée. Finalement des tests utilisant un prototype du radar à corrélation montrent la faisabilité de la technique appliquée au domaine de l'anticollision

Ces travaux de thèse portent sur la mise en place d’une stratégie de sonification qui vise à proposer un retour sonore pouvant se substituer au bruit moteur dans les véhicules électriques, rendant au conducteur les informations qu’il transmet habituellement sur la dynamique du véhicule.Pour cela, nous nous sommes basés sur une première phase d’analyse qui nous a permis d’étudier comment le bruit automobile influence notre perception du mouvement. A partir de deux expériences menées en simulateur de conduite, nous avons pu relier le retour sonore et la vitesse perçue par le conducteur, définissant ainsi la métaphore du bruit moteur sur laquelle s’appuie le contrôle des sons de synthèse.De façon similaire au bruit moteur, le retour sonore proposé informe le conducteur par l’intermédiaire de sa variation de hauteur tonale. Pour arriver à un son qui informe le conducteur efficacement et qui reste acceptable sur toute la gamme de vitesse du véhicule, nous nous sommes appuyés sur l’illusion de glissando infini de Shepard-Risset, qui nous permet de donner un retour d’information précis grâce à une hauteur tonale qui varie rapidement tout en restant contenue dans une plage de fréquence restreinte.L’apport de cette stratégie a enfin été testé lors de deux expériences, la première portant sur l’influence de ce retour sonore sur la perception de la vitesse des conducteurs, la seconde sur leur comportement dans une tâche de freinage. Ces deux études ont montré un effet significatif du retour sonore qui suggère que ces informations sont bien intégrées par les conducteurs, faisant de ces sons un candidat prometteur pour devenir le « bruit moteur » des véhicules de demain
This thesis aims to build an auditory display to sonify electric vehicles. Our goal consisted in bringing back to the driver the motion information, which is usually provided by the combustion engine noise.The first stage of this work consisted in analyzing how automotive noises can influence drivers’ perception of motion. We conducted two driving simulator experiments to study drivers’ speed perception in presence of different automotive noises. These results provided a link between the acoustic feedback and the speed perceived by the driver, on which we based our sonification strategy.Similarly to combustion engine noise, the acoustic feedback proposed in this work informs the driver via its pitch variation. We used the Shepard Risset glissando illusion to sonify the whole speed range of the vehicle. Pitch circularity in the construction of these sounds provides a precise information on small speed variation with fast pitch variations, and is in addition restrained within a narrow bandwith.We then tested the contribution of this strategy in two experiments. The first dealt with the influence of the proposed sounds on drivers’ speed perception ; the second with their behavior in a common braking task. These studies showed that the drivers easily integrate the information brought by this sound, and that it influences their perception of motion and modifies their driving behavior. These inputs make the proposed sound a good candidate to become the new « engine noise » of future electric cars

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne le développement de nouvelles stratégies de commande pour atténuer les pulsations de couple d'une motorisation hybride diesel/électrique. Sur un moteur diesel, les pulsations de couple sont quasi-périodiques pour une vitesse de rotation donnée. Nous présenterons deux stratégies de commande pour des régimes moteur fixe et variable. La première approche est basée sur une projection du modèle d'état dans un référentiel tournant à la fréquence de l'harmonique à rejeter. Cette modélisation particulière conduit à considérer une pulsation harmonique comme un signal exogène constant. La présence d'un degré d'intégration dans le correcteur couplé à un critère H∞ permet de rejeter la perturbation par un retour de sortie dynamique. La deuxième approche est basée sur une commande par modèle interne. Le correcteur possède une copie du modèle de la perturbation exogène. C'est un problème de rejet de perturbation persistante et de suivi de consigne. Ces deux approches de commande ont été adaptées pour des vitesses variables. Dans ce cas, les modèles des systèmes et les correcteurs sont à paramètres variant (Linear Parameter Varying). Une technique de synthèse basée sur la S-procedure et les multiplieurs de rang plein est utilisée pour résoudre le problème du retour de sortie. Ces stratégies sont appliquées à un banc d'essai expérimental constitué d'un monocylindre diesel couplé à une machine synchrone à aimants permanents
The research presented in this PhD thesis concerns the development of new control strategies to attenuate the insanteneous torque ripples of a hybrid diesel/electric propulsion. On a diesel engine, torque ripples are quasiperiodic for a given rotational speed. We present two strategies to control fixed and variable speed to reduce torque ripples. In the first approach, the state model is expressed in a rotating frame at the frequency of the harmonic rejection. This particular model leads to consider a harmonic ripple as a exogenous constant signal. This control strategy is based on a dynamic output feedback synthesis. The second approach is based on internal model control. The controller has a copy of the exogenous disturbance of the model. This is a problem of persistent disturbance rejection and reference tracking. We will adapt these approaches for control of variable speeds. In this case, the system models and controllers are with varying parameters (Linear Parameter Varying). We present a synthesis method based on S-procedure and full-block multipliers to solve the problem of output feedback. These strategies are applied to an experimental benchmark consists of mono-cylinder diesel engine coupled to a permanent magnets synchronous machine

La théorie des bifurcations est utilisée pour étudier certains aspects des systèmes dynamiques qui intervient lorsqu'un petit changement d'un paramètre physique produit un changement majeur dans l'organisation du système. Ces phénomènes ont lieu dans les systèmes physiques, chimiques, biologiques, écologiques, économiques et sociaux. Cette idée unificatrice a été appliquée pour modéliser et explorer à la fois tant les systèmes sociaux que les systèmes physiques. Dans la première partie de cette thèse, nous appliquons les outils de la physique statistique et de la théorie des bifurcations pour modéliser le problème des décisions binaires dans les sciences sociales. Nous avons mis au point un schéma permettant de prédire l’apparition de sauts extrêmes dans ces systèmes en se basant sur la notion de précurseurs, utilisés comme signal d'alerte d'apparition de ces événements catastrophiques. Nous avons également résolu un modèle mathématique d’effondrement social fondé sur une équation de "régression logistique" utilisée pour décrire la croissance d’une population et la façon dont celle-ci peut être influencée par des ressources limitées. Ce modèle présente des bifurcations sous-critiques et nous avons étudié sa relation avec le phénomène social du « sunk-cost effect » (effet de coût irrécupérable). Ce dernier phénomène explique l’influence des investissements passés sur les décisions présentes, et la combinaison de ces deux phénomènes est utilisé comme modèle pour expliquer la désintégration de certaines sociétés anciennes (basés sur des témoignages archéologiques). Dans la deuxième partie de cette thèse, nous étudions les systèmes macroscopiques décrits par des équations différentielles stochastiques multidimensionnelles ou, de manière équivalente, par les équations multidimensionnelles de Fokker-Planck. Afin de calculer la fonction de distribution de probabilité (PDF), nous avons introduit un nouveau schéma alternatif de calcul basé sur les intégrales de chemin (« Path Integral ») lié aux processus stochastiques. Les calculs basés sur les intégrales de chemin sont effectués sur des systèmes uni et bidimensionnels et successivement comparés avec certains modèles dont on connaît la solution pour confirmer la validité de notre méthode. Nous avons également étendu ce schéma pour estimer le temps d’activation moyen (« Mean Exit Time »), ce qui a donné lieu à une nouvelle expression de calcul pour les systèmes à dimension arbitraire. A` noter que pour le cas des systèmes dynamiques à deux dimensions, les calculs de la fonction de distribution de probabilité ainsi que du temps de sortie moyen ont validé le schéma des intégrales du chemin. Ça vaut la peine de souligner que la perspective de poursuivre cette ligne de recherche repose sur le fait que cette méthode est valable pour les « non gradient systems » assujettis à des bruits d'intensité arbitraires. Cela ouvre la possibilité d'analyser des situations plus complexes où, à l'heure actuelle, il n'existe aucune méthode permettant de calculer les PDFs et/ou les METs
Bifurcations in continuous dynamical systems, i.e., those described by ordinary differential equations, are found in a multitude of models such as those used to study phenomena related to physical, chemical, biological, ecological, economic and social systems. Using this concept as a unifying idea, in this thesis, we apply it to model and explore both Social as well as Physical systems. In the first part of this thesis we apply tools of statistical physics and bifurcation theory to model a problem of binary decision in Social Sciences. We find an scheme to predict the appearance of extreme jumps in these systems based on the notion of precursors which act as a kind of warning signal for the upcoming appearance of these catastrophic events. We also solve a mathematical model of social collapse based on a logistic re-growing equation used to model population grow and how limited resources change grow patterns. This model exhibits subcritical bifurcations and its relation to the social phenomenon of sunk-cost effect is studied. This last phenomenon explains how past investments affect current decisions and the combination of both phenomena is used as a model to explain the disintegration of some ancient societies, based on evidence from archeological records. In the second part of this thesis, we study macroscopic systems described by multidimensional stochastic differential equations or equivalently by their deterministic counterpart, the multidimensional FokkerPlanck equation. A new and alternative scheme of computation based on Path Integrals, related to stochastic processes is introduced in order to calculate the Probability Distribution Function. The computations based on this Path Integral scheme are performed on systems in one and two dimensions and contrasted to some soluble models completely validating this method. We also extended this scheme to the case of computation of Mean Exit Time, finding a new expression for each computation in systems in arbitrary dimensions. It is worth noting that in case of two-dimensional dynamical systems, the computations of both the probability distribution function as well as of the mean exit time validated the Path Integral scheme and the perspective for continuing this line of work are based on the fact that this method is valid for both arbitrary non gradient systems and noise intensities. This opens the possibility to explore new cases, for which no methods are known to obtain them

Les progrès réalisés par les filières silicium durant la dernière décennie ont rendu leur utilisation possible pour les bandes de fréquences millimétriques dépassant les 100 GHz, autrefois réservées aux technologies III-V. En outre, les fortes densités d'intégration qui caractérisent les filières silicium permettent d'envisager des systèmes complexes sur une seule puce, ce qui n'était pas possible auparavant avec les technologies III-V. Dans cette thèse, la faisabilité d'une conversion en fréquence directe à partir d'un signal impulsionnel en bande W est évaluée au travers de l'exemple d'un radar automobile impulsionnel doté d'une capacité de communication inter-véhicules. Actuellement, le mélangeur passif représente le meilleur choix pour entrer dans la constitution d'un récepteur à conversion directe grâce à l'absence de bruit en 1/f de cette topologie. Ce mélangeur emploie des transistors NMOS dans les filières technologiques à base de silicium. Parmi ses avantages, il faut souligner sa grande linéarité doublée d'un faible facteur de bruit, qui est par ailleurs égal aux pertes de conversion du mélangeur. Bien que largement employé dans les applications de type " low-power " aux fréquences RF ne dépassant pas quelques GHz, les limites de fréquence de cette topologie ne sont pas clairement définies. Une première partie de ce travail a consisté à évaluer la faisabilité de cette topologie en bande W en se basant sur une filière technologique 0,13 um SiGe BiCMOS. L'effet de la géométrie du transistor NMOS sur les performances obtenues est largement discuté concernant les pertes de conversion et la linéarité. Ces résultats sont ensuite exploités pour concevoir un convertisseur de fréquence centré sur une fréquence de 79 GHz en incluant les amplificateurs permettant de contrôler le mélangeur de manière optimale sur ses trois accès RF, OL et FI. Pour extraire les principales caractéristiques de ce circuit que sont le gain de conversion, le point de compression et le facteur de bruit, un banc de mesure complet décrit en dernière partie a dû être développé. Les résultats expérimentaux obtenus font état d'un fonctionnement à l'état de l'art, avec un gain de conversion de 14,5 dB à la fréquence optimale centrée sur 76 GHz , un facteur de bruit en bande double de 6,3 dB et un point de compression en sortie de -10 dBm. Ces résultats, relativement proches des simulations, valident l'ensemble de la démarche employée
Thanks to the developments realized over the last decade, the nanoscale silicon technologies have become very competitive with III-V for millimeter-wave applications exceeding 100 GHz. The exclusive high integration levels of the silicon make it particularly well suited to design complex systems. In this thesis the background example of a W-band automotive impulse radar with inter-vehicle wireless data link is used to evaluate the capabilities of SiGe BiCMOS technology for the design of W-band zero-IF down-conversion mixer. When a zero-IF down-converter has to be designed, the passive mixer represents the best choice thanks to its absence of flicker noise. This mixer employs NMOS transistors in any Si-based technology. Among its benefits, one has to highlight its large linearity and a low noise figure equaling its conversion losses. Whereas it is widely used in low-power RF zero-IF receivers, the frequency limitations of this topology are not well-defined. The first part of this work evaluates the feasibility of this topology up to the W-band using a 0. 13 µm SiGe BiCMOS technology. The geometry of NMOS device is widely discussed regarding conversion losses and linearity. These results are then employed to design a 79 GHz down-converter including the RF and LO drivers as well as the IF amplifier. Finally, a test-bench is also developed to characterize the designed down-converter. Experimental results indicate state-of-the-art performances with a conversion gain of 14. 5 dB at an optimal center frequency of 76 GHz, a double-sideband noise figure of 6. 3 dB and an output compression point of -10dBm. These results, close to the electrical simulations, validate the whole design methodology

L’atténuation des bruits gênants dans une automobile est classiquement réalisée par ajustement des caractéristiques mécaniques du véhicule : masse, raideur et amortissement. C’est une approche dite passive. Malheureusement, elle induit un ajout de masse important pour traiter les basses fréquences. Le contrôle actif de bruit (atténuation d’un bruit par superposition d’un contrebruit) est actuellement envisagé comme une solution possible à ce problème. L’objectif de cette thèse est d’évaluer les performances atteignables par cette solution. Un système acoustique étant par essence fortement résonant, sa modélisation sur une large plage de fréquence conduit à des modèles d’ordre élevé, pour l’obtention desquels une méthode d’identification appropriée doit être utilisée. C’est la méthode dessous espaces par approche fréquentielle dans le domaine continu qui a été retenue.La traduction du cahier des charges conduit à un problème de régulation multivariable H1 multi-objectif et multi-modèle avec contrainte de stabilité forte. Par ailleurs, actionneurs et capteurs ne sont pas colocalisés et on ne mesure pas la perturbation à rejeter. La volonté d’évaluer au plus près les performances atteignables justifie la résolution du problème par optimisation non lisse. Cette approche évite tout pessimisme, mais nécessite de par son caractère local une bonne initialisation et une structuration du régulateur parcimonieuse.La méthodologie proposée a été validée en simulation et expérimentalement. Elle permet une évaluation et une comparaison précises des performances atteignables en fonction des contraintes sur les mesures et les moyens d’action disponibles
Classical methods used for noise reduction in cars are based on adjusting the mechanical properties: mass, stiffness and damping. They are qualified as passive and induce significative addition of weight for reducing low frequency noises. Active noise control is seen as a possible solution to achieve low frequency noise attenuation and weight reduction.The goal of this work is to evaluate achievable performances with such solution.Acoustic enclosures are known to be resonant systems of highorder. Obtaining a model of it, therefore requires a suitable identification method. The approach chosen is based on subspace methods. It processes data in the frequency domain for obtaining a continuous time model.The control problem derived from the specifications is a MIMO H1, multi-objective and multi-model problem with a strong stability constraint. Futhermore, actuators and sensors are not-colocated, and no measure of the disturbance is available. In order to precisely evaluate the achievable performances, this problem is solved using non smooth optimization.Such approach ensures the absence of pessimism, but requires an appropriate initialization and a parsimonious controller structure, because it does not ensure convergence toward the global optimum. The proposed methodology was validated in simulation and experimentally. It allows a precise evaluation and comparison of achievable performances according to the constraints on available measures and means of action

Le bruit rayonné par le trafic maritime étant la principale source de nuisance acoustique sous-marine dans les zones littorales, la Directive-Cadre Stratégie pour le Milieu Marin de la Commission Européenne promeut le développement de méthodes de surveillance et de réduction de l'impact du bruit du trafic maritime. Le besoin de disposer d'un système industriel d'imagerie du bruit rayonné par les navires de surface a motivé la présente étude, il permettra aux industriels du naval d'identifier quels éléments d'un navire rayonnent le plus de bruit.Dans ce contexte, ce travail de recherche porte sur la mise en place de méthodes d'imagerie acoustique sous-marine passive d'un navire de surface au passage au-dessus d'une antenne linéaire et fixe au nombre réduit d'hydrophones. Deux aspects de l'imagerie acoustique sont abordés : la localisation de sources acoustiques et l'identification de la contribution relative de chacune de ces sources dans la signature acoustique du navire.Tout d'abord, une étude bibliographique sur le rayonnement acoustique d'un navire de surface au passage est menée afin d'identifier les principales sources acoustiques et de pouvoir ensuite simuler des sources représentatives d'un navire. La propagation acoustique est simulée par la théorie des rayons et intègre le mouvement des sources. Ce simulateur de rayonnement acoustique de navire au passage est construit afin de valider les algorithmes d'imagerie acoustique proposés et de dimensionner une configuration expérimentale. Une étude sur l'influence du mouvement des sources sur les algorithmes d'imagerie acoustique a conduit à l'utilisation d'un algorithme de formation de voies pour sources mobiles pour la localisation des sources et une méthode de déconvolution pour accéder à l'identification de la contribution des sources. Les performances de ces deux méthodes sont évaluées en présence de bruit de mesure et d'incertitudes sur le modèle de propagation afin d'en connaître les limites. Une première amélioration de la méthode de formation de voies consiste en un traitement d'antenne à ouverture synthétique qui exploite le mouvement relatif entre le navire et l'antenne pour notamment améliorer la résolution en basses fréquences. Un traitement de correction acoustique de la trajectoire permet de corriger la trajectographie du navire au passage qui est souvent incertaine. Enfin, la dernière partie de cette thèse concerne une campagne de mesures de bruit de passage d'une maquette de navire de surface tractée en lac, ces mesures ont permis de valider les méthodes d'imagerie acoustique proposées ainsi que les améliorations proposées, dans un environnement réel maîtrisé
Since the surface ship radiated noise is the main contribution to the underwater acoustic noise in coastal waters, The Marine Framework Strategy Directive of the European Commission recommends the development of the monitoring and the reduction of the impact of the traffic noise. The need for developing an industrial system for the noise mapping of the surface ship have motivated this study, it will allow the naval industries to identify which part of the ship radiates the stronger noise level.In this context, this research work deals with the development of passive noise mapping methods of a surface ship passing-by above a static linear array with a reduced number of hydrophones. Two aspects of the noise mapping are considered: the localization of acoustic sources and the identification of the relative contribution of each source to the ship acoustic signature.First, a bibliographical study concerning the acoustic radiation of a passing-by surface ship is conducted in order to list the main acoustic sources and then to simulate representative ship sources. The acoustic propagation is simulated according to the ray theory and takes the source motion into account. The simulator of the acoustic radiation of a passing-by ship is built in order to validate the proposed noise mapping methods and to design an experimental set-up. A study about the influence of the source motion on the noise mapping methods led to the use of the beamforming method for moving sources for the source localization and a deconvolution method for the identification of the source contribution. The performances of both methods are assessed considering measurement noise and uncertainties about the propagation model in order to know their limitations. A first improvement of the beamforming method consists of a passive synthetic aperture array algorithm which benefits from the relative motion between the ship and the antenna in order to improve the spatial resolution at low frequencies. Then, an algorithm is proposed to acoustically correct the trajectography mismatches of a passing-by surface ship. Finally, the last part of this thesis concerns a pass-by experiment of a towed-ship model in a lake. These measurements allowed us to validate the proposed noise mapping methods and their proposed improvements, in a real and controlled environment

Les progrès réalisés par les filières silicium durant la dernière décennie ont rendu leur utilisation possible pour les bandes de fréquences millimétriques dépassant les 100 GHz, autrefois réservées aux technologies III-V. En outre, les fortes densités d'intégration qui caractérisent les filières silicium permettent d'envisager des systèmes complexes sur une seule puce, ce qui n'était pas possible auparavant avec les technologies III-V. Dans cette thèse, la faisabilité d'une conversion en fréquence directe à partir d'un signal impulsionnel en bande W est évaluée au travers de l'exemple d'un radar automobile impulsionnel doté d'une capacité de communication inter-véhicules. Actuellement, le mélangeur passif représente le meilleur choix pour entrer dans la constitution d'un récepteur à conversion directe grâce à l'absence de bruit en 1/f de cette topologie. Ce mélangeur emploie des transistors NMOS dans les filières technologiques à base de silicium. Parmi ses avantages, il faut souligner sa grande linéarité doublée d'un faible facteur de bruit, qui est par ailleurs égal aux pertes de conversion du mélangeur. Bien que largement employé dans les applications de type " low-power " aux fréquences RF ne dépassant pas quelques GHz, les limites de fréquence de cette topologie ne sont pas clairement définies. Une première partie de ce travail a consisté à évaluer la faisabilité de cette topologie en bande W en se basant sur une filière technologique 0,13 um SiGe BiCMOS. L'effet de la géométrie du transistor NMOS sur les performances obtenues est largement discuté concernant les pertes de conversion et la linéarité. Ces résultats sont ensuite exploités pour concevoir un convertisseur de fréquence centré sur une fréquence de 79 GHz en incluant les amplificateurs permettant de contrôler le mélangeur de manière optimale sur ses trois accès RF, OL et FI. Pour extraire les principales caractéristiques de ce circuit que sont le gain de conversion, le point de compression et le facteur de bruit, un banc de mesure complet décrit en dernière partie a dû être développé. Les résultats expérimentaux obtenus font état d'un fonctionnement à l'état de l'art, avec un gain de conversion de 14,5 dB à la fréquence optimale centrée sur 76 GHz , un facteur de bruit en bande double de 6,3 dB et un point de compression en sortie de -10 dBm. Ces résultats, relativement proches des simulations, valident l'ensemble de la démarche employée.

Cette thèse s'inscrit dans un contexte de recherche sur le pilotage des lanceurs en phase de vol atmosphérique. Le comportement dynamique des lanceurs est alors caractérisé par la présence de couplages dynamiques entre modes flexibles et modes rigides et par une évolution non-stationnaire. La maîtrise de ce comportement du point de vue de la synthèse de lois de commande s'exprime par des spécifications de nature différente : spécifications temporelles (rejet de rafale de vent), fréquentielles (robustesse aux phénomènes dynamiques négligés) et paramétriques (robustesse à la méconnaissance des paramètres dynamiques). Cette diversité des objectifs nous a conduit à définir une méthodologie de synthèse multi-objectif pour les systèmes LTI basée sur la Forme Standard de Passage. Nous définissons la Forme Standard de Passage comme solution des problèmes H₂et H[indice∞] inverses et nous la caractérisons grâce à la paramétrisation de Youla sur la structure Estimation/Commande des correcteurs. Et nous montrons son intérêt en tant qu'outil méthodologique simple et efficace pour la construction de forme standard pour la résolution de problèmes de synthèse multi-objectif. D'autre part, nous développons une technique de calcul de la structure Estimation/Commande pour les correcteurs H[indice∞] utilisant la synthèse H₂ sous jacente. Cette technique, basée sur les points communs entre synthèse H₂ et synthèse H[indice∞], permet de maîtriser la base de la représentation des correcteurs ce qui est nécessaire pour l'interpolation des contrôleurs dans le cadre non stationnaire. L'application au problème complexe du pilotage d'un lanceur ou à d'autres exemples de la littérature a permis d'éprouver ces techniques et de montrer leur simplicité d'utilisation.

Les réseaux de véhicules sont une technologie émergente intégrant les dernières techniques de communication. Sans infrastructure, le réseau est un réseau dit ad hoc, un protocole de routage doit donc être utilisé pour assurer les communications inter-véhiculaires. Nous appelons ce type de réseau, un réseau ad hoc de véhicules. Nos travaux s'articulent autour de deux axes : le passage à l'échelle et la gestion de la mobilité dans un contexte autoroutier. Pour cela, nous avons proposé une extension du protocole de routage ad hoc DSR pour les réseaux ad hoc hybride (comportant une infrastructure fixe). Des simulations à l'aide de JiST/SWANS ont montré une amélioration des performances en terme de passage à l'échelle, connectivité et capacité du réseau. Nous avons également établi un modèle analytique pour comparer le passage à l'échelle de deux classes de protocoles de routage : réactif et géographique. Nous concluons que l'utilisation d'un protocole géographique et ses optimisations améliore de manière significative le passage à l'échelle. Enfin, nous proposons un algorithme répartie de formation de convois de véhicules afin d'améliorer la gestion de la mobilité dans un contexte de réseau ad hoc hybride de véhicules sur autoroute. Nous avons évalué cet algorithme à l'aide de simulations et conclu à une bonne qualité de formation des convois.