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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation des réseaux de capteurs'
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Samper, Ludovic. "Modélisations et analyses de réseaux de capteurs." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00283716.
Full textAbstract:
Modélisation globale de l'énergie dans les réseaux de capteurs (incluant le matériel, les couches protocolaires, l'application, et l'environnement physique).Application de méthodes de validation formelle au cas des réseaux de capteurs.
Etude de cas du projet ANR ARESA.
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Du, Wan. "Modélisation et simulation de réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690466.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de la modélisation et la simulation de réseaux de capteurs sans fil afin de fournir des estimations précises de consommations d'énergie. Un cadre de conception et de simulation base sur SystemC au niveau système est proposé, nommé IDEA1. Elle permet l'exploration de l'espace de conception de réseaux de capteurs à un stade amont. Les résultats de simulation comprennent le taux de livraison de paquets, la latence de transmission et les consommations d'énergie. Sur un banc d'essai comportant 9 nœuds, la différence moyen entre les IDEA1 simulations et les mesures expérimentales est 4.6 %. Les performances d'IDEA1 sont comparées avec un autre simulateur largement utilisé, NS-2. Avec la co-simulation matérielle et logicielle, IDEA1 peut apporter des modèles plus détaillés de nœuds de capteurs. Pour fournir les résultats de la simulation au même niveau d'abstraction, IDEA1 réalise les simulations deux fois plus vite que NS-2.Enfin, deux études de cas sont accomplies pour valider le flot de conception d'IDEA1. La performance de l'IEEE 802.15.4 est globalement évaluée pour diverses charges de trafic et configurations de paramètres de protocole. Une application de contrôle actif des vibrations est également étudiée. Les simulations d'IDEA1 trouvent le meilleur choix de protocoles de communication.
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Nasreddine, Nadim. "Conception et modélisation d'un émulateur de réseaux de capteurs sans fils." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719398.
Full textAbstract:
Afin d'accélérer ce processus de conception des systèmes embarqués, un environnement de simulation rapide et performant peut s'avérer indispensable. Pour la rendre performante, les modèles comportementaux des composants élémentaires du système doivent être capables de remplacer les éléments réels dans leurs influences et réponses à tous les phénomènes influents: perturbations, affaiblissements, retards... Nos travaux de thèse visent à contribuer à cette approche méthodologique : ils traitent le développement d'un émulateur des RCSFs. Pour ce faire deux types de simulateurs ont été étudiés: * le premier est un simulateur " software " basé sur la création de modèles comportementaux, décrits en langage VHDL-AMS. * le deuxième est un simulateur hardware basé sur la création des modèles logiques comportementaux, décrits en langage VHDL synthétisable. La simulation s'effectuera sur un composant FPGA cible. Des modifications peuvent être faites sur l'architecture de manière dynamique.
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Noreen, Umber. "Modélisation d'interférence pour simulateur 3D de réseaux de capteurs dédiés aux villes intelligentes." Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0111/document.
Full textAbstract:
La plupart des réseaux WSN utilisent une bande passante industrielle, scientifique et médicale (ISM) sans licence, qui crée un phénomène probable d'interférence sur un canal donné. Le débit du système est influencé par les interférences car il peut être encombré, causant des pertes de paquets, des retransmissions, une instabilité de liaison et un comportement de protocole incohérent. Dans la recherche sur les réseaux de capteurs sans fil, la simulation est l’une des approches essentielles pour évaluer un protocole de système ou de performance. La précision des résultats estimés dépend des paramètres de simulation sélectionnés. Dans les analyses existantes sur WSN, des modèles d'interférence simples sont utilisés dans les simulations. Cependant, ces modèles d'interférence ne sont pas assez précis pour l'analyse pratique d'applications de réseau de capteurs sans fil. De plus, la croissance rapide dans le domaine des réseaux WSN implique la nécessité de créer de nouveaux simulateurs dotés de capacités plus spécifiques pour lutter contre les effets de propagation par brouillage et par trajets multiples. La recherche a pour objectif principal de rechercher un environnement de simulation approprié permettant aux chercheurs de vérifier de nouvelles idées et de comparer les solutions futuresMost of WSNs use unlicensed Industrial, Scientific and Medical (ISM) frequency band that makes interference probable phenomenon on a given channel.System throughput gets influenced by the interference as it can congest wireless medium, cause packet drops, re-transmissions, link instability, and inconsistent protocol behavior. In wireless sensor network research, simulation is one of the essential approaches to asses and evaluate system or protocol performance. The accuracy of estimated results depends on selected simulation parameters. In existing analysis on WSN, simple interference models are used in simulations. However, these interference models are not accurate enough for practical wireless sensor network applications analysis.Moreover, the rapid growth in the field of WSNs entails the need of creating new simulators that have more specific capabilities to tackle interference and multipath propagation effects.Finding a suitable simulation environment that allows researchers to verify new ideas and compare proposed future solutions is main task of this research
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Massouri, Abdelbasset. "Modélisation comportementale SystemC-AMS d’interfaces RF et liaisons radio multipoint pour réseaux de capteurs." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10068/document.
Full textAbstract:
Ce travail vise à la mise en œuvre d'une plateforme de simulation basée sur SystemC-AMS. Elle permet de traiter un système complexe et hétérogène. Nous validons cette approche sur une application de réseau de capteurs (communication entre véhicule). Pour ce faire un niveau d'abstraction élevé a été adopté et une modélisation en bande de base des blocs RF a été développée. Non seulement les aspects relatifs à l'émetteur/récepteur ont été traités, mais également le canal radio.Si les actuels flots de conceptions permettent d'estimer la consommation des blocs numériques d'un SoC, une méthodologie d'estimation de la consommation des blocs analogiques et RF n'est toujours pas disponible. Nous proposons une méthodologie descendante basée sur le facteur de mérite et les paramètres systèmes pour estimer la consommation instantané de ces blocs. Ainsi des estimations de la consommation globale des nœuds et du réseau sont fournies par la plateforme.Nous avons fourni une bibliothèque implémentée en SystemC-AMS pour différents blocs d'un réseau de capteurs (nœud et canal radio). Les résultats montrent la faisabilité d'une simulation complexe mixte analogique, numérique et RF. Par ailleurs, ils montrent le gain considérable apporté par la simulation au niveau système en SystemC-AMS de modèles comportementaux d'un réseau de capteurs. La plateforme développée dans ce travail ouvre diverses perspectives sur de nombreux et importants aspects de la simulation système des réseaux de capteurs. Parmi ces aspects, le choix et l'optimisation des algorithmes de routage, les protocoles MAC, les algorithmes de traitement du signal sous une contrainte de consommation d'énergieThis work aims at implementing a simulation platform based on SystemC-AMS. It can handle a complex and heterogeneous system on chip (SoC). An application of wireless sensor network (WSN): inter-vehicle communication is used to validate this approach. To realize this application, a high level of abstraction was adopted and a baseband modeling of RF blocks has been developed. Besides, not only aspects related to the RF transceiver, but also the radio channel were studied.The current design flows enable the estimation of power consumption of digital blocks, however a high-level methodology for power consumption estimation of analog and RF blocks is still not available. We propose a Top-Down methodology based on the figure of merit (FoM) and system parameters to estimate the instantaneous power consumption of these blocks. Thus, estimates of overall consumption of nodes and the WSN are provided by the platform.We delivered a library implemented in SystemC-AMS for different blocks of a WSN such as node and radio channel. The results show the feasibility to simulate complex, RF and analog mixed SoC. In addition, they show the significant gain in terms of simulation time provided by the system-level simulation using SystemC-AMS and behavioural models of WSN.The platform developed in this work opens a variety of perspectives on many important aspects of system-level simulation of WSN. These aspects include the choice and optimization of routing algorithms, MAC protocols, signal processing algorithms, as a function of power consumption which is the main constraint of WSN
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Delye, de Clauzade de Mazieux Alexandre. "Etude théorique des clusters multi-sauts dans les réseaux de capteurs sans fils." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066192.
Full text
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Randrianarisaina, Aina Andriamampianina. "Modélisation de la consommation d'énergie en vue de la conception conjointe (matériel/logiciel) des applications embarquées : application aux réseaux de capteurs sans fil (WSN)." Nantes, 2015. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=104e8d62-82c6-45b8-ae60-aea7ebbe171d.
Full textAbstract:
Dans le domaine des systèmes embarqués, les contraintes sont souvent liées à l’encombrement du dispositif et à l’énergie consommée par celui-ci. Les applications embarquées sont de plus en plus sensibles à la consommation d’énergie. De celle-ci dépend bien sûr l’autonomie de l’application, mais aussi les performances que l’on peut en attendre. Dès lors, la conception sous contraintes de consommation de systèmes embarqués représente un enjeu essentiel, et la prise en compte des contraintes de consommation d’énergie doit intervenir dès les premières étapes de spécification et de conception d’un produit. Les travaux de cette thèse se placent dans le domaine des réseaux de capteurs, pour lesquels il est nécessaire de définir des stratégies innovantes de conception afin de respecter les contraintes d’embarquabilité. Notre objectif est de contribuer à la définition de modèles et de méthodes pour l’aide à la conception des architectures logicielles et matérielles de systèmes embarqués en tenant compte de contraintes de consommation d’énergie. Les modèles proposés serviront à la simulation mais aussi au dimensionnement des architectures des systèmesIn the field of embedded systems, constraints are often related to the size and energy. Embedded applications are becoming more sensitive to energy consumption. In fact, this latter depends on the autonomy of the application, but also its performances. One must take into account the constraints of energy consumption in the early stages of the specification and the design of a product. Therefore, the design of embedded systems constrained consumption is a key issue facing the need to control energy costs. For example, in the field of sensor networks, this aspect is a major constraint for which it is necessary to define innovative design strategies touching on all aspects involved in these systems. Our goal is to contribute to the definition of models and hardware and software architectures design methods of embedded systems, taking into account the constraints of energy consumption. The proposed models will be used for simulation but also to the design of systems architectures
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Delteil, Jacques. "Modélisation et exploitation de réseaux linéaires pour la simulation en temps réel." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30105.
Full textAbstract:
L'organisation structuree d'un reseau lineaire, tel un reseau routier ou ferroviaire, la production de telles bases de donnees et l'exploitation pour des applications de conduite doivent beneficier de modeles adaptes qui permettent de repondre aux specificites de la simulation de conduite au sol. Dans cette these, nous presentons des solutions geometriques pour construire des elements complexes et une structure topologique simple et efficace pour bien exploiter la base de donnees. Les problemes inherents aux donnees geographiques permettent de se rendre compte du travail a effectuer avant de pouvoir visualiser de tels reseaux. Le module visuel est un capteur sensoriel qui renseigne grandement le conducteur. Il faut donc consacrer beaucoup d'efforts pour que ces renseignements restent significatifs
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Nasreddine, Nadim. "Conception et modélisation d'un émulateur d'un réseau de capteurs sans fil." Thesis, Toulouse, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAT0007/document.
Full textAbstract:
Afin d'accélérer ce processus de conception des systèmes embarqués, un environnement de simulation rapide et performant peut s’avérer indispensable. Pour la rendre performante, les modèles comportementaux des composants élémentaires du système doivent être capables de remplacer les éléments réels dans leurs influences et réponses à tous les phénomènes influents: perturbations, affaiblissements, retards...Nos travaux de thèse visent à contribuer à cette approche méthodologique : ils traitent le développement d’un émulateur des RCSFs. Pour ce faire deux types de simulateurs ont été étudiés:• le premier est un simulateur « software » basé sur la création de modèles comportementaux, décrits en langage VHDL-AMS.• le deuxième est un simulateur hardware basé sur la création des modèles logiques comportementaux, décrits en langage VHDL synthétisable. La simulation s’effectuera sur un composant FPGA cible. Des modifications peuvent être faites sur l’architecture de manière dynamiqueTo accelerate the design process of embedded systems, a fast and efficient simulation environment is needed. To make it efficient, the behavioral models of the elementary components of the system must be able to replace the real elements in their influences and responses to all the influential phenomena: disruptions, attenuation, delays...Our thesis work aims to contribute to this methodological approach: we treat the development of an emulator for WSNs. To do, two types of simulators have been studied:• The first is a software simulator based on the creation of behavioral models, described in VHDL-AMS.• The second is a hardware simulator based on the creation of behavioral logic models, described in synthesizable VHDL. The simulation will be done on an FPGA target. Changes may be made on the architecture dynamically
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Garnier, Alexandre. "Langage dédié au traitement des événements complexes et modélisation des usages pour les réseaux de capteurs." Thesis, Nantes, Ecole des Mines, 2016. http://www.theses.fr/2016EMNA0287/document.
Full textAbstract:
On assiste ces dernières années à une explosion des usages dans l’Internet des objets. La démocratisation de ce monde de capteurs est le fruit, d’une part de la baisse drastique des coûts dans l’informatique embarquée, d’autre part d’un support logiciel toujours plus mature. Que ce soit au niveau des protocoles et des réseaux (CoAP, IPv6, etc) ou de la standardisation des supports de développement, notamment sur microprocesseurs ATMEL, les outils à disposition permettent chaque jour une plus grande homogénéisation dans la communication entre des capteurs toujours plus variés. Cette diversification rassemble chaque jour des utilisateurs aux attentes et aux domaines de compétence différents, avec chacun leur propre compréhension des objets connectés. La complexification des réseaux de capteurs, confrontée à cette nécessité d’adresser des usages fondamentalement différents, pose problème. Sur la base d’un même réseau de capteurs hétéroclite, il est crucial de pouvoir répondre aux besoins de chacun des utilisateurs, sans réclamer d’eux une maîtrise du réseau de capteurs dépassant exagérément leur domaine de compétence. L’outil décrit dans ce document se propose d’adresser cette problématique au travers d’un moteur de requête dédié au traitement des données issus des capteurs. Pour ce faire, il repose sur une modélisation des capteurs au sein de différents contextes, chacun à même de répondre à un besoin utilisateur précis. Sur la base de ce modèle est mis à disposition un langage dédié pour le traitement des événements complexes issus des données mesurées par les capteurs. L’implémentation de cet outil permet en outre d’interagir avec d’éventuelles fonctionnalités d’actuation du réseau de capteursUsages of the internet of things experience an exponential growth these last few years. As a matter of fact, this is the result of, on one hand the significantly lowercosts in embedded computing systems, on the other hand the maturing of the software layers. From protocols and networks (CoAP, IPv6, etc) to standardization of ATMEL microcontrollers, tools at hand allow a better communication between more and more various sensors. This diversification gather every day users with different needs, expectations and fields of expertise, each one of them having his own approch, his own understanding of the connected things. The main issue concerns the complexity of the sensor networks, with regard to this necessity to address deeply different usages. Based on a single heterogeneous sensor network, it is critical to be able to meet the needs of each user, without having them to master the network beyond their own field of expertise. The tool described in this document aims at addressing this issue via a query engine dedicated to the processing of data collected from the sensors. Towards this end, it relies on a modelling of the sensors within several contexts, each of them reflecting a specific usage. On this basis a domain-specific language is provided, allowing complex event processing over the data monitored by the sensors. Furthermore, the implementation of this tool allows to interact with optional actuation functionalities of the sensor network
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Souil, Marion. "Contribution à la qualité de service dans les réseaux de capteurs sans fil." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00919777.
Full textAbstract:
L'apparition récente de petits capteurs peu couteux fonctionnant sur batteries, capables de traiter les données acquises et de les transmettre par ondes radio ont le potentiel de révolutionner les applications de surveillance traditionnelles. Les réseaux sans fils composés de nœuds capteurs autonomes proches de la cible à surveiller permettent des tâches de surveillance précises allant du contrôle de la température dans des bâtiments jusqu'a la détection de feux de forêt. Récemment, de nouvelles applications de réseaux de capteurs sans fil telles que des applications multimédia ou dans le domaine de la santé ont émergé. Les réseaux sous-jacents déployés pour ces applications sont souvent compos'es de nœuds hétérogènes comportant différents capteurs et doivent fournir un niveau de service conforme aux exigences des différents types de trafic en s'adaptant à la charge variable. Cependant, concevoir des protocoles efficaces adaptés à ces applications tout en s'accommodant des ressources limitées des réseaux de capteurs est une tâche difficile. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur le support de la qualité de service au niveau de la couche MAC, car cette couche conditionne et détermine largement les performances du réseau étant donné qu'elle est responsable de l'organisation de l'accès au canal. Dans un premier temps, nous étudions les contraintes spécifiques des applications ayant des exigences fortes ainsi que des applications hétérogènes et nous examinons les travaux proposés dans la littérature. Etant donné l'inadéquation des solutions existantes en présence d'un trafic important, nous proposons AMPH, un protocole MAC adaptatif avec qualité de service pour les réseaux de capteurs sans fil hétérogènes. Notre solution consiste en une méthode d'accès au canal hybride basée sur le multiplexage temporel, dans laquelle tous les nœuds peuvent accéder au canal à chaque division de temps en utilisant un nouveau mécanisme de compétition qui favorise le trafic prioritaire. Grâce à ces techniques, AMPH utilise efficacement le canal quelque soit la charge de trafic et assure une latence faible au trafic temps réel. Nous vérifions les performances d'AMPH à l'aide de simulations et d'un modèle mathématique.
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Lucas, Pierre-Yves. "Modélisations, Simulations, Synthèses pour des réseaux dynamiques de capteurs sans fil." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0114/document.
Full textAbstract:
L’intégration de l’environnement et des systèmes d’information progresse très vite depuis 10 ans. Cette intégration permet de suivre des évolutions naturelles, physiques, sociétales ; de les mesurer, de les comprendre ; quelquefois de les contrôler. On peut assimiler cette intégration à des besoins, tels que les changements climatiques ou les économies de ressources ; mais aussi à des progrès technologiques dans les domaines des systèmes miniatures, des communications sans fil et des capteurs.Dans ce contexte, nous avons d’abord effectué un apprentissage technologique, en réalisant plusieurs petits systèmes et des logiciels applicatifs de bas et de haut niveau. Nous nous sommes attaqués à la partie frontale des chaînes logicielles, celle qui permet de passer des bases de données pour Systèmes d’Information Géographique à l’implantation et l’exploitation de systèmes distribués de capteurs. QuickMap est ainsi un logiciel de navigation multi-services, incluant OpenStreetMap, construit pour le placement des capteurs et la spécification de systèmes de cellules physiques.Sur la plateforme NetGen, nous avons réalisé un simulateur concurrent associant un ou plusieurs mobiles à un ou plusieurs champs de capteurs. Une application est l’étude des interactions entre satellite en orbites basses, réseaux de capteurs lointains et stations de contrôle.Le séquencement par le temps permet d’associer plusieurs activités aériennes et au sol, en bénéficiant de hautes performances.Enfin, les questionnements méthodologiques ont amené à considérer la possibilité de virtualisation, à la fois du capteur, en le recouvrant d’une machine virtuelle, et à la fois du système d’observation distribué, en utilisant la plateforme NetGen.Nous avons maquetté un capteur et son interface radio en termes de processus communicants, en cherchant à réduire la complexité et la diversité de la programmation des petits systèmes matériels.Plusieurs de nos réalisations sont effectives et servent à des projets de recherche actifs.Cette thèse a été réalisée à l’Université de Brest, laboratoire Lab-STICC, grâce à une allocation de la communauté brestoise BMOThe integration of environment and information systems is progressing quickly since 10 years. This allows to monitor natural, physical or societal evolutions; to capture their logic and sometimes to control their effects. This integration is feasible thanks to many technical and scientific progresses: sensors, wireless communications, system on chips, batteries, distributed systems and geo-localization. The benefits are important for climate change monitoring and resource savings.In this context, we have firstly achieved a learning of technologies and several practical system realizations. We have produced a navigation software (QuickMap) allowing to interface gis databases and tile servers similar to OpenStreetMap, taking care of sensor locations and outputs. QuickMap is also a nice frontend to produce cellular systems oriented to physical simulations.Using the NetGen platform, we have produced a simulation framework allowing to schedule mobile moves with sensor field activities. A case study was leo satellites visiting remote sensor systems, with investigations on two algorithms suitable for data collection and control.Finally we have addressed the question of observation system virtualization by using an high level, process oriented virtual machine (tvm) to control the wireless link, a step forward to make the distributed and local behaviours homogeneous in terms of programming and simulation.Many of our developments are currently involved in active projects.This thesis was funded by a grant of Brest Metropole Oceane (BMO) and was achieved in a wireless research group at University of Brest, Lab-STICC laboratory
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Kouichi, Hamza. "Optimisation de réseaux de capteurs pour la caractérisation de source de rejets atmosphériques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLE020/document.
Full textAbstract:
L’objectif principal de cette étude est de définir les méthodes nécessaires pour optimiser un réseau de surveillance conçu pour la caractérisation de source de rejets atmosphériques. L’optimisation consiste ici à déterminer le nombre et les positions optimales de capteurs à déployer afin de répondre à ce type de besoin. Dans ce contexte, l’optimisation est réalisée pour la première fois par un couplage entre la technique d’inversion de données dite de « renormalisation » et des algorithmes d’optimisation métaheuristique. La méthode d’inversion a été en premier lieu évaluée pour la caractérisation de source ponctuelle, et a permis ensuite, de définir des critères d’optimalité pour la conception des réseaux. Dans cette étude, le processus d’optimisation a été évalué dans le cadre d’expériences réalisées en terrain plat sans obstacles (DYCE) et en milieu urbain idéalisé (MUST). Trois problématiques ont été définies et testées sur ces expériences. Elles concernent (i) la détermination de la taille optimale d’un réseau permettant de caractériser une source de pollution, où une fonction coût (erreurs normalisées), traduisant l’écart entre les observations et les données modélisées, a été minimisée ; (ii) la conception optimale d’un réseau permettant de caractériser une source ponctuelle inconnue, pour une condition météorologique particulière. Dans ce contexte, une fonction coût entropique a été maximisée afin d’augmenter la quantité d’information fournie par le réseau ; (iii) la détermination d’un réseau optimal permettant de caractériser une source ponctuelle inconnue pour des configurations météorologiques multiples. Pour ce faire, une fonction coût entropique généralisée, que nous avons définie, a été maximisée. Pour ces trois problématiques, l’optimisation est assurée dans le cadre d’une approche d’optimisation combinatoire. La détermination de la taille optimale d’un réseau (problématique 1) s’est révélée particulièrement sensible aux différentes conditions expérimentales (hauteur et débit de la source, conditions de stabilité, vitesse et direction du vent, etc.). Nous avons noté pour ces expériences, que les performances des réseaux sont meilleures dans le cadre d’une dispersion sur terrain plat comparativement aux milieux urbains. Nous avons également montré que différentes architectures de réseaux pouvaient converger vers le même optimum (approché ou global). Pour la caractérisation de sources inconnues (problématiques 2 et 3), les fonctions coûts entropiques se sont avérées robustes et ont permis d’obtenir des réseaux optimaux performants (de tailles raisonnables) capables de caractériser différentes sources pour une ou plusieurs conditions météorologiquesThe main objective of this study is to define the methods required to optimize a monitoring network designed for atmospheric source characterization. The optimization consists in determining the optimal number and locations of sensors to be deployed in order to respond to such needs. In this context, the optimization is performed for the first time by a coupling between the data inversion technique named "renormalization" and the metaheuristic optimization algorithms. At first, the inversion method was evaluated for a point source, and then have allowed to define optimality criteria for networks design. In this study, the optimization process was evaluated in experiments carried out in flat terrain without obstacles (DYCE) and in an idealized urban environment (MUST). Three problems were defined and tested based on these experiments. These problems concern (i) the determination of the optimal network size for source characterization, for which a cost function (standard errors) estimating the gap between observations and modeled data, has been minimized; (ii) the optimal design of a network to retrieve an unknown point source for a particular meteorological condition. In this context, an entropy cost function has been maximized in order to increase the information’s amount provided by the network; (iii) the determination of an optimal network to reconstruct an unknown point source for multiple meteorological configurations. For this purpose, a generalized entropic cost function that we have defined, has been maximized. For these all problems, optimization is ensured within the framework of a combinatorial optimization approach. The determination of the optimal network size (problem 1) was highly sensitive to experimental conditions (source height and intensity, stability conditions, wind speed and direction, etc.). We have noted that the networks performance is better for a dispersion on flat terrain compared to the urban environments. We have also shown that different networks architectures can converge towards the same optimum (approximate or global). For unknown sources reconstruction (problems 2 and 3), the entropic cost functions have proven to be robust and allowed to obtain optimal networks (for reasonable sizes) capable of characterizing different sources for one or multiple meteorological conditions
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Sharrock, Remi. "Gestion autonomique de performance, d'énergie et de qualité de service. Application aux réseaux filaires, réseaux de capteurs et grilles de calcul." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00578735.
Full textAbstract:
La motivation principale de cette thèse est de faire face à l'accroissement de la complexité des systèmes informatiques, qui, dans un futur proche ( de l'ordre de quelques années) risque fort d'être le principal frein à leur évolution et à leur développement. Aujourd'hui la tendance s'inverse et le coût de gestion humaine dépasse le coût des infrastructures matérielles et logicielles. De plus, l'administration manuelle de grands systèmes (applications distribuées, réseaux de capteurs, équipements réseaux) est non seulement lente mais aussi sujette à de nombreuses erreurs humaines. Un des domaines de recherche émergent est celui de l'informatique autonomique qui a pour but de rendre ces systèmes auto-gérés. Nous proposons une approche qui permet de décrire des politiques de gestion autonomiques de haut niveau. Ces politiques permettent au système d'assurer quatre propriétés fondamentales de l'auto-gestion: l'auto-guérison, l'auto-configuration, l'auto-protection et l'auto-optimisation. Nos contributions portent sur la spécification de diagrammes de description de politiques de gestion autonomiques appelés (S)PDD "(Sensor) Policy Description Diagrams". Ces diagrammes sont implémentés dans le gestionnaire autonomique TUNe et l'approche a été validée sur de nombreux systèmes: simulation électromagnétique répartie sur grille de calcul, réseaux de capteurs SunSPOT, répartiteur de calcul DIET. Une deuxième partie présente une modélisation mathématique de l'auto-optimisation pour un " datacenter ". Nous introduisons un problème de minimisation d'un critère intégrant d'une part la consommation électrique des équipements du réseau du " datacenter " et d'autre part la qualité de service des applications déployées sur le " datacenter ". Une heuristique permet de prendre en compte les contraintes dues aux fonctions de routage utilisées.
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Sandu, Popa Iulian. "Modélisation, interrogation et indexation de données de capteurs à localisation mobile dans un réseau routier." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2009. http://www.theses.fr/2009VERS0015.
Full textAbstract:
Les nouvelles technologies comme le GPS, les capteurs et les systèmes informatiques embarqués sont omniprésent dans notre société. Les mouvements des personnes et des véhicules peuvent être captés et enregistrés, produisant ainsi des volumes importants de données sur la mobilité. Les systèmes existants de gestion de bases de données ne parviennent pas à gérer ce type complexe de données. Cette thèse aborde le problème de la gestion de données des capteurs mobiles. Nous analysons les limites des travaux existants dans la modélisation, l'interrogation et l'indexation des objets mobiles munis des capteurs. Ensuite, nous proposons de nouvelles solutions pour surmonter ces limitations. Les principales contributions de la thèse sont un modèle de données et un langage pour des données de capteurs à localisation mobile, et une méthode d'accès pour des trajectoires d’objets mobiles dans un réseau routier. Nous avons validé nos propositions par un prototype offrant une extension spatio-temporelle d’un système de gestion de bases de données, ainsi que par des évaluationsNew technologies such as GPS, sensors and ubiquitous computing are pervading our society. The movement of people and vehicles may be sensed and recorded, thus producing large volumes of mobility data. The state-of-the-art database management systems fail to handle such complex data and their processing. This thesis addresses the problem of managing mobile location sensor data. We analyze the limitations of existing work in modeling, querying and indexing moving objects with sensors on road networks. Then, we propose new solutions to deal with these limitations. The main contributions of the thesis are a data model and a query language for moving sensor data, and an access method for in-network trajectories of moving objects. We have implemented these proposals as a spatio-temporal database management system extension and evaluated them
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Antoine-Santoni, Thierry. "Vers une application des réseaux de capteurs sans fil dans la problématique des feux de forêt : modélisation, simulation et plate-forme expérimentale." Corte, 2007. http://www.theses.fr/2006CORT4004.
Full textAbstract:
L'une des causes qui favorise les incendies de grande envergure est le manque de précision de l'alerte. En effet, les services de secours avouent avoir besoin d'outils capables de détecter et de préciser le siège d'un feu. Une nouvelle génération d'outil est apparue : les réseaux de capteurs sans fil. Dans une application de surveillance environnementale, ces réseaux de capteurs, possédant une architecture décentralisée et déployés dans une zone, doivent transmettre leurs informations, par une communication sans fil de proche en proche (ou multisauts), à une station de base. Pour cette communication multisauts, les techniques de routage s'attachent à réaliser une transmission efficace des données, tout en essayant d'économiser les ressources énergétiques. Dans le cadre de la problématique de lutte contre les feux de forêt, les réseaux de capteurs semblent capables d'aider les services de secours. Cependan, nous identifions trois axes de reflexion auxquels il faut fournir des réponses : ces réseaux sont-ils capables de prévoir, détecter et suivre un feu ? Pour répondre à ces questions, les outils de simulation existants s'avèrent incomplets ou inutilisables dans le cadre de notre étude. Dans cette dissertation, nous introduisons une nouvelle application, DEVS-WSN, basée sur une description à l'aide du formalisme DEVS. Elle permet d'étudier les performances et les stratégies de déploiement des réseaux de capteurs sans fil dans un feu. De plus, nous présentons un nouvel algorithme de routage VOX, qui améliore l'économie d'énergie et par conséquent augmente la durée de vie du réseau dans le contexte particulier de phénomènes destructeurs. Nous complétons cette étude théorique par une expérimentation en feu réel. Tous ces travaux avancent les conditions d'utilisation d'un réseau de capteurs sans fil dans la problématique des feux de forêtOne of the causes which supports large scale wildfires is the alarm precision lack. Indeed, firemen need tools able to detect fast and specify a sit of a fire. A new generation of tool is appeared : Wireless Sensor Network. In environemental monitoring, these sensors networks, having decentralized architecture and deployed in a zone, must to transmit their information, by a multi-hop communication, towards a base station. For this communication, the routing protocols attempt to carry out reliable data transmission, while testing to save the energy resources. In the problems of forest fires, the networks of sensors are able to help them firemen. However, we identify three axes for which it is necessary to provide answers : these networks, are they able to envisage, detect and follow a fire ? To answer these questions, the existing simulation tools are incomplete or unusable in our context study. In this essay, we introduce a new application, DEVS-WSN, based on a DEVS description. It allows to study performance and the deployment stratégies of the Wireless Sensor Networks. Moreover, we present a new algorithm of routing VOX, which improves the energy saving and increases lifetime of the network in the particular context of destroying phenomenons. We supplement this theoretical study by a test of Wireless Sensor Network on real fire. All these work advances the conditions of use of Wireless Sensor Network in the fire problems
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Bensetti, Mohamed. "Etude et modélisation de capteurs destinés au contrôle non destructif par courants de Foucault : mise en oeuvre de méthodes d'inversion." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112291.
Full textAbstract:
Ce traval de these aborde des problematiques liees au controle non destructif (cnd) par courants de foucault, il est decompose en trois grandes parties. La premiere a ete consacree a lamise en Œuvre de methodes d'inversion pour l'estimation des parametres physiques et geometriques de cibles. Pour ce fait, nous nous sommes interesses aux modeles inverses a base de reseaux de neurones. Dans ce contexte deux applications ont ete etudiees. Les micro-bobines sont dediees a plusieurs appucations telles que radio frequence (rf), resonance magnetique nucleaire (rmn), controle non destructif (cnd). Selon l'application, ces micro-bobines peuvent ëtre utilisees en haute frequence (hf). Effectivement, la reponse en hf est differente de celle en bf a cause des effets de peau et de proximite qui influent sur les parametres electriques de la micro-bobine. La resistance et l'inductance dependent de la frequence et la capacite de parasite ne peut etre negligee. La seconde partie est consacree a la mise en Œuvre d'une methode original en combinant entre une analyse magnetodynamique et une analyse electrostatique pour la determination des parametres electriques du schema equivalent. Le dernier aspect aborde a ete consacre a l'elaboration d'une approche hybride assosiant la methode des elements finis et la methode des integrales de frontieres (mif) pour calculer la reponse du capteur en presence de fissures. Deux types de validations ont ete realises dans ce travail, une comparaison des resultats obtenus par la methode des elments finis avec des resultats fournis par le cea (logiciel civa) et une validation de la methode hybride en utilisant un dispositif de mesure au laboratoireThis thesis work approaches the problematic related ones to the non destructif testing (ndt) by eddy current, it's divided into three great parts. The first parts is consecrated to implement of the inverse model for the estimate of the physical and geometrical paramters of the tested spicemen. For this fact, we were interested in the inverse models based by neural networks. In this context two application were studied. The micro-coil are dedicated for different applications : radio frequency (rf), nuclear magnetic resonance (nmr), non destructive testing (ndt). . . Depending on the applications, these micro-coils can be used in high frequency. Acctually, the response of the micro-coil at high frequency is significanly different from their low frequency response because of the skin and proximity effects have an influence on the electrical parameters of the micro-coils. The resistance and the inductance of the winding depend on the frequency. The parasitic capacitance of the winding cannot neglected. In the second part of this work, an original method combining by 3d magnetodynamic alalysis and electrostatic analysis is presented to determine the elements of an electric equivalent circuit. The last aspect studied was devoted to developpement of an hybrid approch associating the finite element method (fem) and the boundary integral method (bim) to calculate the response of the coil in the presence of the cracks. Two types of validations were carried out in this work, a comparison of the results obtained by fem with results provided by the cea ( software civa) and a validation of the hybrid method by measurement results
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Arndt, Grégory. "Architecture système et conception électronique de réseaux de capteurs de masse à partir de micro et nanorésonateurs." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00658843.
Full textAbstract:
Le sujet de thèse porte sur des micro/nanorésonateurs ainsi que leurs électroniques de lecture. Les composants mécaniques sont utilisés pour mesurer des masses inférieures à l'attogramme (10-18 g) ou de très faibles concentrations de gaz. Ces composants peuvent ensuite être mis en réseau afin de réaliser des spectromètres de masse ou des détecteurs de gaz. Afin d'atteindre les résolutions nécessaires, il a été choisi d'utiliser une détection harmonique de résonance détectant les variations de la fréquence de résonance d'une nanostructure mécanique. Les dimensions du résonateur sont réduites afin d'augmenter sensibilité en masse, cependant le niveau du signal électrique en sortie du composant est également réduit. Ce faible signal nécessite donc de concevoir de nouvelles transductions électromécaniques ainsi que des architectures électroniques qui minimisent le bruit, les couplages parasites et qui peuvent être mise en réseau.
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Sharrock, Rémi. "Gestion autonomique de performance, d'énergie et de qualité de service : Application aux réseaux filaires, réseaux de capteurs et grilles de calcul." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://oatao.univ-toulouse.fr/11717/1/sharrock.pdf.
Full textAbstract:
La motivation principale de cette thèse est de faire face à l'accroissement de la complexité des systèmes informatiques, qui, dans un futur proche ( de l'ordre de quelques années) risque fort d'être le principal frein à leur évolution et à leur développement. Aujourd'hui la tendance s'inverse et le coût de gestion humaine dépasse le coût des infrastructures matérielles et logicielles. De plus, l'administration manuelle de grands systèmes (applications distribuées, réseaux de capteurs, équipements réseaux) est non seulement lente mais aussi sujette à de nombreuses erreurs humaines. Un des domaines de recherche émergent est celui de l'informatique autonomique qui a pour but de rendre ces systèmes auto-gérés. Nous proposons une approche qui permet de décrire des politiques de gestion autonomiques de haut niveau. Ces politiques permettent au système d'assurer quatre propriétés fondamentales de l'auto-gestion: l'auto-guérison, l'auto-configuration, l'auto-protection et l'auto-optimisation. Nos contributions portent sur la spécification de diagrammes de description de politiques de gestion autonomiques appelés (S)PDD "(Sensor) Policy Description Diagrams". Ces diagrammes sont implémentés dans le gestionnaire autonomique TUNe et l'approche a été validée sur de nombreux systèmes: simulation électromagnétique répartie sur grille de calcul, réseaux de capteurs SunSPOT, répartiteur de calcul DIET. Une deuxième partie présente une modélisation mathématique de l’auto-optimisation pour un « datacenter ». Nous introduisons un problème de minimisation d’un critère intégrant d’une part la consommation électrique des équipements du réseau du « datacenter » et d’autre part la qualité de service des applications déployées sur le « datacenter ». Une heuristique permet de prendre en compte les contraintes dues aux fonctions de routage utilisées.
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Al-Chama, Mhd Feras. "Modélisation des effets des réseaux IP sur la transmission des médias haptiques et l'adaptation du téléapprentissage haptique à l'état du réseau." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2009. http://www.theses.fr/2009VERS0005.
Full textAbstract:
Latence, gigue, perte de paquets sont les problèmes du réseau qui influent sur la transmission haptique, et par conséquent sur le télé-transfert d’expertise haptique ou motrice (télémentorat). Comme application, nous avons utilisé le télémentorat dans un environnement virtuel de simulation chirurgicale. Le choix du simulateur a été fait à partir de l’étude de plusieurs projets dans le domaine chirurgical desquels nous nous sommes inspirés pour construire une Plateforme de simulation chirurgicale pour qu’elle soit une base de notre système de téléapprentissage haptique. Notre étude a été basée sur deux parties : étude de l’effet des différents paramètres du réseau sur le télémentorat haptique pour déterminer la zone de travail optimal pour ces paramètres. .Latency, jitter, packet loss are some of the network characteristics which affect haptic transmission, and consequently affect motor or haptic skill tele-transfer (telementoring). As an application, we studied haptic telementoring in virtual surgical environment. The choice of simulator was made from our study of several projects in the surgical field from which we built a platform for surgical simulation, as a basis of our haptic e-learning system. Our study had two main objectives:To determine the optimal network parameters operational zones in haptic telementoring. To model the effect of network lag on the motor skill tele-transfer quality. This model was incorporated in our haptic e-learning platform making it adaptive to network status and ensuring a robust and stable e-learning environment
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Bakni, Michel. "Outil de dimensionnement trans-niveaux de réseaux de capteurs sans fil contraints en énergie." Thesis, Bordeaux, 2021. http://www.theses.fr/2021BORD0087.
Full textAbstract:
Un Réseau de Capteurs Sans Fil (RCSF) est composé d’un ensemble de noeuds alimentés par batterie, associant des capteurs à une unité de traitement et à un émetteur-récepteur sans fil. De nos jours, les RCSF font l’objet de nombreux travaux de recherche et développement. En effet, ces réseaux constituent une solution intéressante afin d’apporter une réponse à différents enjeux sociaux, sociétaux et économiques tels que le déploiement des Smart Grids ou la supervision à distance de la santé de personnes dans un contexte de vieillissement de la population. Ces RCSF ont la capacité d'être déployé dans des environnements contraints, tels que les forêts, les volcans et les bâtiments, pour atteindre divers objectifs : la localisation d’objets et d’individus mais aussi la surveillance de phénomènes physiques, comme les signaux physiologiques de patients ou la température ambiante d’un bâtiment.Cependant, le déploiement de ces RCSF est souvent rendu critique en raison des contraintes imposées par l'environnement d’application, par exemple, les températures pouvant être subies lors de la supervision d’un volcan, ou la difficulté d’accès aux noeuds lorsque ceux-ci sont utilisés pour la surveillance de l'état structurel d'une autoroute ou d'un bâtiment. Par conséquent, les chercheurs et développeurs de ce type de réseau ont besoin d'outils pour tester et évaluer, dans le cadre du processus de conception d'un RCSF, les performances des noeuds et du réseau avant de le déployer dans un environnement réel.Dans ce contexte, les outils de simulation peuvent apporter une solution permettant un gain de temps, une limitation des coûts et des efforts avant le déploiement d’un tel réseau dans son environnement d’utilisation. Ces outils sont donc aujourd’hui largement répandus et utilisés pour évaluer les performances d’un RCSF mais aussi les propositions issues de travaux de recherche relatifs à ce type de réseau. Néanmoins, la conception d'un RCSF, dédié à une application, doit tenir compte de sa structure multi-niveau : topologie, noeuds et circuits. Ainsi, pour aborder les principaux défis liés au RCSF, tels que la problématique d’autonomie énergétique des noeuds, la modélisation de ces réseaux est considérée comme une tâche complexe car l'approche de modélisation utilisée doit considérer sa structure multi-niveau afin de fournir des résultats exploitables provenant simultanément de niveaux d’abstraction différents.Dans cette thèse, nous définissons, proposons et implémentons un modèle trans-niveaux orienté énergie dédié au RCSF permettant de considérer simultanément différents niveaux d'abstraction : topologie, noeuds et circuits. Ce modèle est capable de tracer la consommation énergétique à partir de différents points de vue : l'activité spécifique d'un circuit, les activités d'un circuit ou d'un noeud, ainsi que son impact sur la durée de vie du RCSF. Notre modèle est ensuite implémenté dans un simulateur de RCSF dédié afin, en considérant différents scénarios, de comparer les résultats obtenus avec un simulateur existant et des noeuds réels dans le but de valider la pertinence de notre approcheWireless Sensor Network (WSN) is a set of battery-powered nodes that include sensors coupled with processing units and wireless transceivers. Nowadays, WSN is a major topic in the research and development domain. Indeed, it constitutes an interesting solution to give an answer to different situations related to social, societal and economic issues such as the need to manage the Smart Grids or to supervise patient’s health in the context of the aging population. This kind of network has the capacity to be simply deployed in harsh environments, such as forests, volcanoes and buildings, to achieve various goals, like tracking targets, animals or human beings for example, or monitoring physical phenomena, such as patient physiological signals or ambient temperature in a building.However, the deployment of WSNs can be critical because of the difficult conditions imposed by the application environment, for example, the high temperatures in the case of volcano activity supervision, or the impossibility of reaching the nodes after deployment, when the WSN must be used to structural health monitoring of a highway or a building. Therefore, researchers and developers need tools to test and evaluate, in the design process of a WSN, node and network performances before deploying it in real surroundings.In this context, simulation can provide a solution that can save time, cost, and effort before deploying a WSN application in its real environment. This explains that simulation tools are widely used in WSN designing stages and for research works evaluation related to this kind of network. Nevertheless, designing a WSN, dedicated to a specific application, needs to address its multilevel structure: topology, nodes and circuits. Thus, to handle the main challenges of WSN design such as energy issues, WSN modelling is considered a complex task because the adopted modelling approach has to take into account the WSN multilevel structure in order to provide exploitable results from different points of view at the same time.In this thesis, we define, propose and implement a cross-level energy-aware model for WSN that allows considering different levels of abstraction at the same time: circuits, nodes and topology. This energy-oriented model is able to trace the energy consumption from multiple points of view: a specific circuit's activity, circuit or node activities, as well as the impact on the WSN lifetime. The proposed model is implemented in a dedicated WSN simulator, which is used, defining different scenarios, to compare obtained results with a well-known simulator and physical WSN nodes with the aim to validate the relevance of our approach
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Zouinkhi, Ahmed. "Contribution à la modélisation de produit actif communicant, Spécification et Evaluation d'un protocole de communication orienté sécurité des produits." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00594402.
Full textAbstract:
La surveillance d'entrepôts de produits chimiques est une opération délicate dans le sens où elle passe par une connaissance de la nature de chaque produit stocké, sur leur localisation, sur leur possible interaction et sur les actions à mettre en œuvre en cas d'alerte. Pour faciliter cette gestion de stockage, cette thèse propose d'utiliser le concept de l'ambiant où le produit possède son propre système d'information et de communication sans fil de façon à le rendre intelligent et autonome. Cette thèse propose et développe un modèle de comportement interne de produit actif permettant une approche distribuée de sécurité active. Celui-ci permet d'aboutir à un protocole de communication de niveau applicatif à embarquer dans les produits actifs. Ce protocole est évalué de façon formelle en utilisant les Réseaux de Petri colorés hiérarchiques. Finalement, ce protocole est implémenté dans le simulateur Castalia/Omnet++ pour l'analyser dans plusieurs scénarii et aussi pour l'éprouver lors du passage à l'échelle. Les résultats montrent l'intérêt et la faisabilité du concept de produit actif.
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Gogu, Ada. "Dimensionnement des réseaux RCSF sous des contraintes énergétiques : modèles mathématiques et méthodes d'optimisation." Compiègne, 2012. http://www.theses.fr/2012COMP2028.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la résolution exacte de problèmes de dimensionnement de réseaux RCSF, rencontrés pendant la phase de planification. Tout d’abord nous nous intéressons au problème de déploiement. Il s’agit de positionner les capteurs dans un plan euclidien afin de minimiser le coût des opérations de communication pour transmettre les données vers le Station de Base. Le deuxième problème, le problème de configuration de réseau, s’intéresse à l’organisation des capteurs dans des zones/clusters. L’objectif ici est de déterminer le nombre optimal de zones et leurs portées respectives afin de minimiser la consommation en énergie de chaque capteur. Les méthodes proposées sont basées sur des algorithmes de programmation dynamique qui garantissent des solutions optimales et sont à faible complexité si on les compare aux approches de littérature. Le dernier problème étudié concerne l’affectation de puissances aux capteurs et d’ordonnancement des transmissions. Ici l’objectif est de garantir les transmissions concurrentes entre les nœuds tout en minimisant le temps de transmission des données. Au cœur de notre approche est la stratégie d’affectation de puissances de transmissions qui tente de maximiser la valeur minimale de SINR estimée chez les récepteurs. Le problème est modélisé et résolu en utilisant un algorithme itératif basé sur la programmation linéaireIn this thesis, we focused on the development of optimal methods regarding WSN dimensioning problems, mostly encountered during the planning phase. These were instantiated basically into three combinatorial optimization problems. The network deployment scheme which seeks to place the sensors in a such way that the cost of communication operations is minimized. The network configuration problem that asks to find a strategy for dividing the network such that some criteria are satisfied. In the problem’s model we took into account the data aggregation constraint and the discrete values of power transmission. For both problems we proposed a resolution method, based on dynamic programming, which permitted us to solve them optimally. Finally, the joint problem of scheduling and power assignment, consisted in finding a feasible scheduling under SINR constraints and a power assignment scheme to guarantee successful concurrent transmissions. As the problem is shown to be NP-hard we propose a greedy heuristic. The resolution method for the power assignment strategy, an iterative algorithm based on linear programming, provides optimal solutions
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Berthe, Abdoulaye. "Modélisation et simulation de réseaux locaux et personnels sans fil : intégration des couches PHY et MAC." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1568/.
Full textAbstract:
Dans ce travail nous nous intéressons à la modélisation des couches MAC et PHY dans le cadre des réseaux sans fil à faible, portée. Il présente les techniques de modélisation utilisées pour l'intégration des couches MAC-PHYs (Medium Access Control and Physical layer) de type IR-UWB (Impulse Radio Ultra Wideband) d'une part, et des nouvelles techniques de transmission à 60GHz incluant le beamforming d'autre part, dans le simulateur GloMoSim/QualNet. La modélisation de IR-UWB est basée sur la prise en compte directe des collisions d'impulsions et de l'interférence multi-utilisateur au niveau de la couche PHY par l'introduction du concept de séquences de réception et la notion d'orthogonalité en réception. L'architecture de modélisation proposée est basée sur l'utilisation d'une matrice d'interférence, elle a été développée en deux étapes : une première modélisation basée sur des trains d'impulsions uniformément espacées et une deuxième modélisation plus complète prenant en compte l'utilisation des séquences de sauts aléatoires également appelés séquences de time hopping. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur une application typique des réseaux de capteurs dans le cadre d'une application de détection d'intrusion sur une surface protégée. La modélisation à 60 GHz à pour but la prise en compte des nouvelles techniques d'amélioration du débit, notamment l'agrégation et le beamforming. La prise en compte du beamforming est basée sur la définition, des diagrammes de rayonnement des antennes ainsi que de l'interface MAC-PHY/Antenne. La modélisation des deux protocoles de beamforming définis dans le standard 802. 15. 3c est également effectuée. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur un système de distribution de contenu multimédiaIn this work, we focus on physical and medium access control layer modeling and simulation for short range wireless communication. In particular, the modeling of the Impulse Radio Ultra Wide Band technique for wireless sensor networks and the high data rate communication modeling which uses millimeter wave and beamforming. The first part deals with the modeling of Impulse Radio Ultra Wide Band. The proposed model takes into account the pulse collision induced by multiple concurrent transmissions at the physical layer which is also called multi user interference. This aspect is accurately introduced thanks to the concept of reception time hopping sequences of concurrent reception and their orthogonality. The simulation architecture is built using two models: the first model is based on a uniformly distributed pulse train and the second model, more complete, takes into account variable time hopping sequences. The performance evaluation of this part is based on a typical wireless sensor networks application, in which sensor nodes are scattered on a particular area to detect and report intrusion events to a base station. The second part deals with the modeling of high data rate communication using millimeter wave. The targeted goal of millimeter wave transmission is to increase the data rate using some novel techniques: beamforming and data aggregation. Beamforming is modeled on the so-called codebook beamforming defined as the new beamforming technique for high data rate wireless communication standards. A methodology is developed to take into account the radiation pattern defined by the codebook indexes. For each index the gain of the directional antenna is computed for each direction. This is used in the simulation model physical layer to determine the directional antenna gain in a particular direction during the propagation stage. The defined protocols for sector level and beam level training defined in the 802. 15. 3c draft are also modeled. The performance evaluation of this part is based on a multimedia distribution system
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Zouinkhi, Ahmed. "Contribution à la modélisation de produit actif communicant : spécification et évaluation d'un protocole de communication orienté sécurité des produits." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10010/document.
Full textAbstract:
La surveillance d'entrepôts de produits chimiques est une opération délicate dans le sens où elle passe par une connaissance de la nature de chaque produit stocké, sur leur localisation, sur leur possible interaction et sur les actions à mettre en oeuvre en cas d'alerte. Pour faciliter cette gestion de stockage, cette thèse propose d'utiliser le concept de l'ambiant où le produit possède son propre système d'information et de communication sans fil de façon à le rendre intelligent et autonome. Cette thèse propose et développe un modèle de comportement interne de produit actif permettant une approche distribuée de sécurité active. Celui-ci permet d'aboutir à un protocole de communication de niveau applicatif à embarquer dans les produits actifs. Ce protocole est évalué de façon formelle en utilisant les Réseaux de Petri colorés hiérarchiques. Finalement, ce protocole est implémenté dans le simulateur Castalia/Omnet++ pour l'analyser dans plusieurs scénarii et aussi pour l'éprouver lors du passage à l'échelle. Les résultats montrent l'intérêt et la faisabilité du concept de produit actifMonitoring of chemical product storage is a delicate operation in the sense that it requires knowledge of the nature of each stored product, their location, their interaction and possible actions to be implemented in case of emergency. To facilitate the storage management, this thesis proposes to use the concept of ambient where the product has its own information system and wireless communication so as to make it intelligent and autonomous. This thesis proposes and develops a model of internal behavior of active product that allows a distributed approach of active security. This can lead to a communication protocol of application level to embed the active products. This protocol is formally assessed using hierarchical colored Petri nets. Finally, this protocol is implemented in the simulator Castalia/Omnet++ to analyze it in several scenarios and also for the experience when going to scale. The results show the usefulness and feasibility of the concept of active product
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Gorce, Jean-Marie. "Contribution à la modélisation et l'optimisation des systèmes radio ambiants en réseau." Habilitation à diriger des recherches, INSA de Lyon, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00406212.
Full textAbstract:
De nombreux travaux concernant les performances des réseaux radio ambiants reposent sur une modélisation assez simpliste de la couche physique, qu'il s'agisse de réseaux d'accès sans fil (RLAN), de réseaux ad hoc ou de réseaux de capteurs. Si une telle modélisation permet d'établir des bornes et des lois simples conduisant au développement d'approches analytiques, le passage direct à un environnement réel en montre les limites. Certains protocoles révèlent en effet des failles importantes et inattendues, alors que certains problèmes s'atténuent naturellement. Le premier axe de notre travail est d'améliorer les outils de simulation et de modélisation de la couche physique afin de réduire l'écart entre ces modèles et l'environnement réel.
Le deuxième axe consiste à évaluer l'impact d'une telle modélisation sur les performances des réseaux. Pour cela, nous étudions deux problématiques. La première concerne la planification des réseaux sans fil et la deuxième concerne la connexité des réseaux de capteurs.
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Durou, Hugo. "Vers l'autonomie énergétique des réseaux de capteurs embarqués : conception et intégration d'un générateur piézoélectrique et d'un micro dispositif de stockage capacitif en technologie silicium." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00578741.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs communiquant sans fil offrent des possibilités extrêmement intéressantes pour l'application de surveillance de santé de structures, et particulièrement dans le secteur aéronautique. Cependant les capteurs qui constituent chaque noeud du réseau ne disposent pas de ressources énergétiques permanentes et leur autonomie énergétique sur de longues périodes est un problème. Avec la réduction de la consommation des composants électroniques et des capteurs, une solution possible et explorée depuis une dizaine d'années par nombreuses équipes consiste à récupérer l'énergie disponible dans son environnement, de la stocker et la gérer pour alimenter le capteur. Nous proposons dans cette thèse d'exploiter le potentiel énergétique des vibrations mécaniques d'une structure aéronautique pour alimenter un capteur de surveillance de santé de structure aéronautique. Notre contribution porte sur la conception et l'intégration sur silicium d'un générateur piézoélectrique miniature et d'un micro dispositif de stockage capacitif. Concernant le générateur piézoélectrique, l'élaboration d'un modèle à éléments finis (COMSOL) couplées avec une description SPICE du circuit de charge, a permis de concevoir - une structure optimisée consistant en 4 poutres monomorphes (Si/PZT) capable de générer des puissance électrique > ?W et des tension > V en dépit de puissance mécaniques incidentes faibles : vibrations de 0,1g-0,5g @40-80 Hz. Ce dispositif a ensuite été réalisé sur silicium à l'aide de technologies MEMS et de l'usinage laser femtoseconde. Le dispositif de stockage conçu et intégré sur silicium est un condensateur à double couche électrochimique. Les différentes briques technologiques développées concernent l'optimisation des géométries d'électrodes, le dépôt de la matière active et l'encapsulation hermétique de l'électrolyte organique en atmosphère anhydre. Un modèle VHDL-AMS des deux éléments (récupérateur et stockage) réalisés est proposé et une simulation du systè me sur un cas d'utilisation simple est comparée à l'expérience.
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Selloum, Ahmed. "Localisation multi-capteurs d'un véhicule routier sous contraintes cartographiques : mise en oeuvre d'un filtre particulaire et d'une modélisation multivoies de la route par des clothoïdes." Nantes, 2010. http://www.theses.fr/2010NANT2085.
Full textAbstract:
Dans le domaine des Systèmes de Transport Intelligents, de nombreuses aides à la conduite nécessitent la localisation précise et fiable du véhicule en temps réel sur une carte numérique. La technologie GPS, associée à une carte standard, s’avère généralement satisfaisante pour les systèmes classiques de navigation, toutefois elle souffre de sérieux problèmes quand l’application nécessite une précision au niveau de la voie de circulation avec un indicateur de confiance associé. La thèse s’appuie sur trois propositions qui permettent d’apporter une solution innovante au problème posé : 1) l’utilisation d’une carte numérique précise décrivant toutes les voies de la route sous la forme d’une succession de clothoïdes ; 2) le choix d’un vecteur d’état discret-continu comprenant directement les coordonnées du véhicule sur la carte ; 3) l’utilisation du filtrage particulaire qui permet de traiter les multi-hypothèses, d’estimer les probabilités associées à chacune et d’appliquer aisément les contraintes cartographiques. D’un point de vue pratique, cette assignation du véhicule à un tronçon de voie sur la carte est importante puisque les règles de conduite automobile et certaines informations au conducteur sont attachées à l’infrastructure à ce niveau de détail. La mise en oeuvre de ce système a été menée en deux étapes. Dans un premier temps, la localisation du véhicule est effectuée par un filtre particulaire sous contraintes spatiales définies par une carte précise. Les résultats obtenus en simulation et à partir de données réelles font apparaître en détail les intérêts de la méthode proposée par rapport à un système classique. Dans un deuxième temps, l’exploitation de la contrainte directionnelle de la route et d’un multi-modèle d’évolution du véhicule permet de pallier les effets éventuels d’un mauvais gyromètreIn the field of Intelligent Transportation Systems, many Advanced Driver Assistance Systems require reliable and precise location of the vehicle in real time on a digital map. The GPS technology, combined with a standard map, is generally satisfactory for conventional navigation systems, however, it suffers from serious problems when the application requires an accuracy at a road lane level with a confidence indicator associated. The thesis is based on three proposals that bring an innovative solution to the problem : 1) the use of a precise digital map describing all the lanes of the road as a series of clothoïds (spirals), 2) the choice of a discrete-continuous state vector that comprises directly the coordinates of the vehicle on the map, 3) the use of a particle filter that can handle multiple hypotheses, estimate the probabilities associated with each of them and apply easily cartographic constraints. From a practical standpoint, this assignment of the vehicle to a road lane on the map is important because the driving rules and some driver information are tied to the infrastructure at this level of detail. The implementation of this system was conducted in two steps. First, the location of the vehicle is done by a particle filter with space constraints defined by a precise map. The results obtained from simulation and real data show in detail the interests of the proposed method compared to a conventional system. In a second step, the use of the directional constraint of the road and of a vehicle evolution multi-model allows to remedy the possible effects of a bad gyro
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Van, Roy Stéphane. "Modélisation spatio-temporelle ultra-large bande du canal de transmission pour réseaux corporels sans fil." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2010. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210003.
Full textAbstract:
Les avancées technologiques de ces dernières années, combinées au succès avéré et toujours croissant des communications sans fil, ont tout naturellement donné naissance à un nouveau type de réseaux sans fil, communément appelés Body Area networks. A terme, ces réseaux corporels sans fil doivent permettre à un ensemble de senseurs bio-médicaux répartis sur le corps humain de communiquer, soit pour échanger des informations en vue d'un traitement en temps réel du patient, soit pour enregistrer des données physiologiques en vue d'une analyse ultérieure.L’objectif de cette Thèse vise la réduction de la consommation énergétique au niveau des senseurs de sorte à leur garantir une autonomie de quelques mois, voire de quelques années. En réponse à cette contrainte énergétique, une association innovante de deux technologies émergentes est proposée, à savoir une combinaison des transmissions à ultra-large bande aux systèmes à multiples antennes. Une nouvelle architecture pour les réseaux corporels sans fil est donc envisagée pour laquelle les performances doivent être évaluées. Notre principale contribution à cet objectif consiste en la proposition d'une modélisation spatio-temporelle complète du canal de transmission dans le cadre de senseurs répartis autour du corps. Cette modélisation fait appel à la définition de nouveaux modèles, l'élaboration d'outils spécifiques d'extraction de paramètres et une compréhension fine des mécanismes de propagation liés à la proximité du corps humain. Ce manuscrit présente les résultats majeurs de nos recherches en cette matière.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Zitouni, Adel. "Modélisation et conception d'un capteur à courants de Foucault intelligent pour l'identification de canalisations enterrées." Reims, 2006. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000353.pdf.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous présentons la modélisation et la réalisation d'un capteur à courants de Foucault basé sur le principe de la balance d'induction. L'objectif de ce détecteur est la localisation et l'identification de canalisations enterrées sans fouille. Nous avons défini un code pour chaque type de canalisation, et la reconnaissance du code entraîne l'identification de la canalisation. Nous appelons code une succession de motifs conducteurs, la longueur et les espaces entre ces motifs varient d'un code à un autre. Notre détecteur comprend une bobine d'émission qui génère un champ électromagnétique, et des bobines réceptrices captant le champ réfléchi créé par les courants de Foucault induits dans les motifs conducteurs du code. Une mesure du déphasage par détection synchrone permet l'obtention d'un signal représentatif des motifs du code. Cette mesure est ensuite conditionnée grâce à une étape de filtrage et débruitage par séparation de sources afin d'éliminer la présence d'un éventuel objet conducteur aux alentours. L'analyse de données permet le calcul des paramètres pertinents pour effectuer la classification. Nous avons ajouté un nouveau système de codage compatible et complémentaire à l'ancien, ainsi que des classifieurs assurant son identification tels que : la distance transformée, DTW (Dynamic Time Warping) et la reconnaissance structurelle. Nous avons également ajouté trois classifieurs pour le premier système de codage, basés sur les K plus proches voisins, la distance de Mahalanobis et les fonctions à base radiale RBF pour renforcer le système de reconnaissance. Une combinaison des résultats des différents classifieurs par une méthode de fusion de données permet d'obtenir une bonne fiabilité du système. Dans la dernière partie, nous présentons les nombreuses perspectives de développement dont la principale repose sur l'utilisation de cibles magnétiques comme motifs de codeIn this thesis, we present the modeling of an eddy current sensor based on the induction balance principle. The objective of this detector is the localization and the identification of buried pipes without excavation. We have defines a tag for each pipe type, and the recognition of the tag involves the identification of the pipe. We call tag a succession of conductive elements, the length and spaces between these elements vary from a tag to another. Our detector includes an emitting coil which generates an electromagnetic field, and receiving coils collect the reflected field created by the eddy current in the conductive elements of the tag. A measurement of dephasing by lock-in detection allows obtaining a signal representative of the tag elements. This measurement is then conditioned thanks to a stage of filtering and denoising per Blind Source Separation (BSS) in order to eliminate the presence of an eventual conductive object in the neighbourhoods. The data analysis allows the calculation of the pertinent parameters to carry out classification. We added a new coding system compatible and complementary to the old one, as well as classifiers ensuring his identification such as: the transformation distance, DTW (Dynamic Time Warping) and the structural recognition. We added three classifiers for the first coding system, based on K near neighbourhood, the Mahalanobis distance and the Radial Basis Function (RBF) to reinforce the recognition system. A combination of the various classifiers results by a method of data fusion makes it possible to obtain a good reliability of the system. In the last part, we present the many development prospects whose principal one rests on the use of magnetic targets like tag elements
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Berthe, Abdoulaye. "Modélisation et simulation de réseaux locaux et personnels sans fil : intégration des couches PHY et MAC." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00706636.
Full textAbstract:
Dans ce travail nous nous intéressons à la modélisation des couches MAC et PHY dans le cadre des réseaux sans fil à faible, portée. Il présente les techniques de modélisation utilisées pour l'intégration des couches MAC-PHYs (Medium Access Control and Physical layer) de type IR-UWB (Impulse Radio Ultra Wideband) d'une part, et des nouvelles techniques de transmission à 60GHz incluant le beamforming d'autre part, dans le simulateur GloMoSim/QualNet. La modélisation de IR-UWB est basée sur la prise en compte directe des collisions d'impulsions et de l'interférence multi-utilisateur au niveau de la couche PHY par l'introduction du concept de séquences de réception et la notion d'orthogonalité en réception. L'architecture de modélisation proposée est basée sur l'utilisation d'une matrice d'interférence, elle a été développée en deux étapes : une première modélisation basée sur des trains d'impulsions uniformément espacées et une deuxième modélisation plus complète prenant en compte l'utilisation des séquences de sauts aléatoires également appelés séquences de time hopping. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur une application typique des réseaux de capteurs dans le cadre d'une application de détection d'intrusion sur une surface protégée. La modélisation à 60 GHz à pour but la prise en compte des nouvelles techniques d'amélioration du débit, notamment l'agrégation et le beamforming. La prise en compte du beamforming est basée sur la définition, des diagrammes de rayonnement des antennes ainsi que de l'interface MAC-PHY/Antenne. La modélisation des deux protocoles de beamforming définis dans le standard 802.15.3c est également effectuée. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur un système de distribution de contenu multimédia.
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Monnet, Quentin. "Modèles et mécanismes pour la protection contre les attaques par déni de service dans les réseaux de capteurs sans fil." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1023/document.
Full textAbstract:
Composés d'appareils fortement limités en ressources (puissance de calcul, mémoire et énergie disponible) et qui communiquent par voie hertzienne, les réseaux de capteurs sans fil composent avec leurs faibles capacités pour déployer une architecture de communication de manière autonome, collecter des données sur leur environnement et les faire remonter jusqu'à l'utilisateur. Des « transports intelligents » à la surveillance du taux de pollution environnemental, en passant par la détection d'incendies ou encore l'« Internet des objets », ces réseaux sont aujourd'hui utilisés dans une multitude d'applications. Certaines d'entre elles, de nature médicale ou militaire par exemple, ont de fortes exigences en matière de sécurité. Les travaux de cette thèse se concentrent sur la protection contre les attaques dites par « déni de service », qui visent à perturber le fonctionnement normal du réseau. Ils sont basés sur l'utilisation de capteurs de surveillance, qui sont périodiquement renouvelés pour répartir la consommation en énergie. De nouveaux mécanismes sont introduits pour établir un processus de sélection efficace de ces capteurs, en optimisant la simplicité de déploiement (sélection aléatoire), la répartition de la charge énergétique (sélection selon l'énergie résiduelle) ou encore la sécurité du réseau (élection démocratique basée sur un score de réputation). Sont également fournis différents outils pour modéliser les systèmes obtenus sous forme de chaines de Markov à temps continu, de réseaux de Petri stochastiques (réutilisables pour des opérations de model checking) ou encore de jeux quantitatifsMemory and little energy available), communicating through electromagnetic transmissions. In spite of these limitations, sensors are able to self-deploy and to auto-organize into a network collecting, gathering and forwarding data about their environment to the user. Today those networks are used for many purposes: “intelligent transportation”, monitoring pollution level in the environment, detecting fires, or the “Internet of things” are some example applications involving sensors. Some of them, such as applications from medical or military domains, have strong security requirements. The work of this thesis focuses on protection against “denial of service” attacks which are meant to harm the good functioning of the network. It relies on the use of monitoring sensors: these sentinels are periodically renewed so as to better balance the energy consumption. New mechanisms are introduced so as to establish an efficient selection process for those sensors: the first one favors the ease of deployment (random selection), while the second one promotes load balancing (selection based on residual energy) and the last one is about better security (democratic election based on reputation scores). Furthermore, some tools are provided to model the system as continuous-time Markov chains, as stochastic Petri networks (which are reusable for model checking operations) or even as quantitative games
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Belconde, Antoine. "Modélisation de la détection de présence humaine." Phd thesis, Université d'Orléans, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585372.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce manuscrit traitent de la détection de présence humaine à l'aide d'un ou plusieurs capteurs. Ces travaux ont été menés au sein de l'Institut PRISME dans le cadre du projet CAPTHOM du pôle de compétitivité S2E2. Nous proposons une réflexion sur les phénomènes physiques en jeu pour la détection de présence humaine et un état de l'art des différents systèmes utilisés pour la détection de présence humaine aujourd'hui. La solution commerciale la plus prisée aujourd'hui est l'utilisation des détecteurs de mouvements basés sur la détection de la chaleur du corps humain, c'est-à-dire, la détection des émissions infrarouges. Le besoin de l'information de présence se fait ressentir dans de nombreux projets qui ont pour but de gérer les ressources énergétiques domestiques et/ou qui ont une vocation pour le maintien à domicile. Après une évaluation de plusieurs capteurs de différentes technologies à l'aide de scénarios basiques, notre intérêt s'est porté sur les capteurs de type thermopile. Ces capteurs ont fait l'objet d'une série de tests pour aboutir à la proposition d'un modèle de la réponse des capteurs. En parallèle, nous abordons la problématique de la localisation d'une personne dans une pièce. Deux méthodes sont proposées et ont pour point commun l'utilisation d'un réseau de capteurs. La première méthode utilise les chaînes de Markov cachées et permet de trouver le chemin parcouru par la personne et ouvre des perspectives sur le diagnostic des erreurs de détections des capteurs. La deuxième méthode permet d'obtenir les coordonnées dans l'espace d'une cible à l'aide d'une optimisation par Levenberg-Marquardt des coordonnées à l'aide des réponses des capteurs de type thermopile et de leur modèle. Au final, nous nous sommes intéressés au cadre du maintien à domicile. Nous avons à notre disposition un appartement pilote qui a la particularité d'être entièrement domotisé. Une personne âgée a pu tester cet habitat durant plusieurs semaines. Les résultats obtenus nous confortent pour l'utilisation des capteurs étudiés et des méthodes de localisation développées.
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Traore, Mahamadou. "Modélisation cellulaire et simulation physique : contribution à l'analyse de la dynamique de population des insectes ravageurs." Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0011/document.
Full textAbstract:
Les insectes ravageurs constituent depuis longtemps une menace sérieuse pour l’agriculture dans plusieurs régions du monde. En particulier, les criquets pèlerins (Schistocerca Gregaria) sont les plus redoutés à cause des dégâts colossaux qu’ils peuvent infliger à une large variété de cultures. Ces derniers, dans leur milieu de reproduction et un ensemble de paramètres climatiques, peuvent être assimilés à un système biophysique. Un système biophysique associe plusieurs composants caractérisés par leur complexité propre et celle de leurs interactions. Par exemple la pluie apporte de l’humidité et le développement du couvert végétal qui sont critiques dans la dynamique de population du criquet pèlerin. Ces systèmes biophysiques peuvent être contrôlés par divers moyens, dont un réseau de surveillance couplant des capteurs sans fil. L’intégration des systèmes biophysiques et des réseaux d’observation peut être un des faits majeurs de cette décennie. Elle permet un échange entre les processus cycliques physiques et les systèmes d’information. Ces derniers permettent de collecter et de traiter les données de terrain et peuvent aussi agir sur le système physique par le biais de boucles rétro-actives. Cette intégration a été possible grâce aux avancées technologiques notées dans les domaines de la micro électronique et de la transmission sans fil. On la trouve dans des domaines émergents tels que l’agriculture fine. Cette thèse est consacrée à la modélisation cellulaire et à la simulation de systèmes physiques. Pour cela, un échantillonnage spatial et temporel d’une zone de reproduction des criquets pèlerins a été réalisé à l’aide d’outils spécifiques avec différentes résolutions, dans le but de générer les systèmes cellulaires. Ces systèmes cellulaires contiennent des informations telles que le vent, la température, l’humidité relative et la pluviométrie. L’échantillonnage spatial permet une représentation de migration et l’échantillonnage temporel permet de suivre l’évolution locale des individus dans une cellule.Les systèmes cellulaires sont transcrits en réseaux de processus communicant et évoluent de manière synchrone afin de reproduire et de simuler le phénomène de migration intercellulaire et le cycle de vie du criquet pèlerin dans une cellule. La construction de ces systèmes a été explorée en profondeur, en faisant varier leur contexte géographique, les critères de classification, la dimension des cellules, la connectivité entre les processus, les comportements collectifs. L’exploration a porté sur la génération de codes parallèles et les performances à l’exécution, essentiellement pour le cas des processus légers.Ce travail a abouti à la production de deux simulateurs paramétriques, le premier est destiné à la dynamique de population des criquets pèlerins en vue d’évaluer l’état de la situation acridienne par un couplage entre les réseaux de surveillance synchrones et les systèmes biophysiques. Le second permet de planifier le déploiement de réseaux de capteurs sans fil dans une zone afin de déterminer l’emplacement des capteursInsect pests have long been a serious threat to agriculture in many parts of the world. In particular, desert locusts (Schistocerca Gregaria) are the most feared because of the colossal damage they can inflict on a wide variety of crops.The latter, in their breeding environment and a set of climatic parameters, can be assimilated to a biophysical system. A biophysical system associates several components characterized by their own complexity and that of their interactions. For example, rain brings moisture and canopy development that is critical in Desert Locust population dynamics. These biophysical systems can be controlled by various means, including a monitoring network coupling wireless sensors. The integration of biophysical systems and observation networks can be one of the major events of this decade. It allows an exchange between physical cyclical processes and information systems. These can collect and process field data and can also act on the physical system through feedback loops. This integration has been made possible thanks to technological advances noted in the fields of microelectronics and wireless transmission. It is found in emerging fields such as fine agriculture. This thesis is devoted to cellular modeling and simulation of physical systems. For this, a spatial and temporal sampling of a Desert Locust breeding area was carried out using specific tools with different resolutions, in order to generate the cellular systems. These cellular systems contain information such as wind, temperature, relative humidity and rainfall. Spatial sampling allows a migration representation and temporal sampling can track the local evolution of individuals in a cell.Cellular systems are transcribed into communicating process networks and evolve synchronously to reproduce and simulate the phenomenon of intercellular migration and the life cycle of the Desert Locust in a cell. The construction of these systems has been explored in depth, making vary their geographical context, the criteria for classification, the cells, connectivity between processes, collective behaviors.Exploration has focused on the generation of parallel codes and performance at the execution, mainly for the case of lite processes.This work has led to the production of two parametric simulators, the first of which is aimed at Desert Locust population dynamics with a view to assessing the state of the locust situation through coupling between synchronous monitoring networks and biophysical systems. The second allows you to plan the deployment of wireless sensor networks in an area to determine the location of the sensors
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Kouassi, Kouakou. "Modélisation et optimisation des transmissions ultra-large bande à impulsions radio dans les réseaux ad hoc." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10197/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’articule autour des transmissions ultra-large bande à impulsions radio dans les réseaux de capteurs. Ces réseaux dotés de la structure point à point sont capables de générer une quantité suffisamment élevée d’interférences pour rendre les communications peu fiables. La technique utilisée pour séparer les données est la modulation par position d’impulsion qui distingue les données en leur attribuant des décalages temporels différents. Il s’agit, dans ce travail, de faire des propositions pour réduire ces interférences tout en respectant les réglementations (masques spectrales) sur les fréquences radioélectriques, imposées dans les pays où ces réseaux seront amenés à être utilisés. A titre indicatif, cette thèse ne fait référence qu’au masque États-Unien. Toutefois, les résultats obtenus sont applicables à tout autre masque. Les masques étant fortement restrictifs, nous nous sommes donc intéressés, de prime-abord, à l’aménagement du spectre des signaux émis, afin de permettre une utilisation optimale du peu de puissance disponible. La proposition que nous faite, à cette fin, donne des résultats intéressants. Ensuite une modélisation analytique prenant en compte la précédente alternative permet d’évaluer numériquement les performances. Ces dernières sont comparées à celles obtenues par des simulations de type Monte-Carlo. Il s’avère que le modèle est suffisamment précis pour servir de base à une optimisation, à la fois, des performances et de l’occupation spectrale. Les résultats obtenus montrent que notre proposition permet de fiabiliser les transmissions au sein des réseaux de capteurs sujets à de fortes perturbations dues à l’accès multipleThis thesis focuses on impulse radio Ultra-Wide Band (UWB) transmissions in ad hoc sensor network. Such networks are able to generate strong enough multiple access interference to be less reliable. The method used to distinguish data is the Pulse Position Modulation where different delay is assign to each data type. The purpose of this study is to suggest proposals to mitigate this issue while fitting with the radio waves regulations in the countries where these networks will operate. As a rough guide, this thesis only refers to the American UWB regulation. However, the obtained results are relevant to any kind of mask. The masks are highly restrictive, we therefore interested to the transmitted signals spectrum shapes, first, in order to guarantee an optimal use of the available power. The proposal we made for this purpose reveals highly interesting. Then an analytical model taking into account the last suggestion is built to numerically evaluate the performances. These performances are compared to the ones obtained with Monte-Carlo simulations. It appears that the model is accurate enough to be used in an optimisation process. This process aims to find data signals that give the best performances and the optimal spectral occupancies, at the same time. The obtained results show that our proposal allows to make more reliable transmissions in dense ad hoc sensor networks
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Bezerra, Cardoso Maurício Henrique. "Modélisation de la propagation des ondes électromagnétiques près du sol : application aux réseaux sans fil." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1035/document.
Full textAbstract:
Motivée par le développement de diverses applications déployant des antennes près d'une interface, comme les systèmes militaires UGS, les réseaux corporels sans fil BAN et la surveillance environnementale impliquant des capteurs au sol, cette thèse porte sur la modélisation de la propagation des ondes électromagnétiques près d'une interface. Tout d'abord, la méthode classique de l'optique géométrique est confrontée à des formules approchées fournies par Norton et par Bannister. Cette étude met en évidence les cas où l'optique géométrique ne décrit pas correctement la propagation près de la surface. Pour une compréhension plus exhaustive, les fonctions de Green de ce type de propagation, présentées sous forme d'intégrales de Sommerfeld, sont évaluées à la lumière de la méthode de la plus grande pente. Cette évaluation permet d'extraire trois équations importantes pour la propagation près d'une interface. La première est la condition essentielle pour que la proximité au sol puisse profiter au bilan de liaison grâce à l'excitation d'une composante de l'onde diffractée qui se propage près de l'interface. Les deux autres identifient des distances critiques qui bornent le début et la fin de la zone présentant un affaiblissement de trajet amélioré. L'ensemble de ces trois équations permet d'évaluer le rôle de certains paramètres physiques, notamment les propriétés électromagnétiques du sol, la fréquence de travail et la hauteur des antennes. Cette thèse inclut également les pistes pratiques envisagées pour une démonstration de faisabilité de l'amélioration d'une liaison sans fil par la proximité des antennes à l'interface. La couverture du sol ayant une importance prépondérante, nous présentons des recherches préliminaires sur la réalisation et la caractérisation d'un matériau approprié pour ce type de propagation. Dans un axe de recherche parallèle, cette thèse évalue également l'exactitude et la pertinence d'une nouvelle formulation théorique pour la propagation près du sol. Cette formulation dite « de Schelkunoff » suscite des controverses dans la communauté scientifiqueMotivated by the development of various applications deploying antennas near an interface, such as military systems (UGS), wireless body area networks (BAN) and environmental monitoring involving ground sensors, this thesis deals with the near-ground wave propagation modelling. First, the results of the geometrical optics are confronted with the approximations provided by Norton and Bannister. This study reveals the cases where geometrical optics does not correctly describe the wave propagation near the surface. For a more comprehensive understanding, Green's functions of this type of propagation, presented as Sommerfeld integrals, are evaluated using the steepest descent technique. This evaluation offers the possibility to extract three important equations for near-ground wave propagation. The first one presents the essential condition under which the link budget can benefit from the ground proximity through the excitation of a diffracted wave component propagating near the interface. The other two equations identify critical distances indicating the beginning and the end of the zone with an improved path loss. All these three equations highlight the role of certain physical parameters, in particular the electromagnetic properties of the ground, the working frequency and the heights of the antennas. This thesis also includes the practical solutions that can be considered to demonstrate the feasibility of improving a wireless link by the proximity of the antennas to the interface. Since floor coating is of major importance, we present preliminary research on the realisation and characterisation of a suitable material for this type of propagation. In a parallel research axis, this thesis also evaluates the accuracy and relevance of a new theoretical formulation for near-ground propagation. The "so-called Schelkunoff" formulation has become a controversial issue in the scientific community
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Hamachi, Mourad. "Mesure dynamique de l'épaisseur du dépôt à l'aide d'un capteur optique et modélisation par réseau de neurones de la microfiltration tangentielle de suspensions." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT035G.
Full textAbstract:
Au cours de toute operation de microfiltration tangentielle ou d'ultratfiltration, l'industrie se trouve confrontee a la formation d'un depot qui constitue une veritable membrane dynamique dont l'apparition provoque une chute importante de flux de filtrat. Afin de maintenir ce flux constant, il est d'usage d'augmenter la vitesse de circulation de la suspension a traiter, ce qui demande une depense energetique supplementaire, ou encore d'augmenter la pression transmembranaire qui entraine la formation d'un depot rapide et qui pourrait tendre vers un colmatage irreversible. C'est pourquoi la comprehension de ce phenomene est necessaire pour le developpement de ces procedes. L'utilisation d'une suspension modele (bentonite) et d'un dispositif de mesure directe de l'epaisseur du depot permet de caracteriser les proprietes du gateau et les conditions de sa formation lors de la mise en oeuvre de la microfiltration tangentielle. L'etude realisee analyse l'effet de la vitesse tangentielle, de la pression transmembranaire, de la concentration et de la temperature sur l'evolution de l'epaisseur du depot et en correlation avec le flux de filtrat. Elle montre que pour certaines conditions operatoires, on peut stabiliser le flux de filtrat et eviter le colmatage. Par ailleurs les reseaux de neurones sont utilises pour modeliser l'evolution du flux de filtrat et de l'epaisseur du depot en fonction du temps et predire les valeurs limites de ces derniers.
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Lu, Juan. "Modeling, simulation and implementation of an 802.15.4 based adaptive communication protocol in wireless sensor network : application to monitoring the elderly at home." Thesis, Toulouse, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAT0016/document.
Full textAbstract:
Le maintien à domicile des personnes fragiles vivant seules est devenu une préoccupation majeure de santé publique dans nos sociétés modernes. Parmi les différents aspects scientifiques traités dans le domaine de la surveillance à domicile, nous nous intéressons à l’étude et à la proposition d’une solution permettant à des capteurs répartis de communiquer entre eux de façon optimale et adaptée aux contraintes spécifiques de l'application. Plus précisément, nous souhaitons construire un réseau sans fil courte portée constitué de plusieurs nœuds capteurs échangeant entre eux des données selon un protocole de communication de niveau MAC (contrôle d’accès au médium) qui optimise à la fois l’énergie, le délai de transmission et la perte d’informations. Pour cela, nous avons finement analysé les avantages et les limites des technologies WPAN (réseau local personnel sans fil) et des protocoles de communication actuellement utilisés en rapport aux exigences de notre application. Nous avons ensuite proposé une méthode d’accès au médium déterministe, adaptative et économe en énergie basée sur la couche physique IEEE 802.15.4 et une topologie maillée. Elle permet de garantir le délai d'acheminement des messages avec un risque de collisions très fortement limité, grâce à une réutilisation spatiale du médium dans un voisinage à deux sauts. Cette proposition a été caractérisée par modélisation et simulation à l'aide du simulateur de réseau OPNET. Nous avons alors implémenté les mécanismes proposés sur des dispositifs matériels et déployé un réseau de capteurs en situation réelle afin de vérifier la pertinence du modèle et évaluer la proposition selon différentes configurations de testMonitoring behavior of the elderly and the disabled living alone has become a major public health problem in our modern societies. Among the various scientific aspects involved in the home monitoring field, we are interested in the study and the proposal of a solution allowing distributed sensor nodes to communicate with each other in an optimal way adapted to the specific application constraints. More precisely, we want to build a wireless network which consists of several short range sensor nodes exchanging data between them according to a communication protocol at MAC (medium access control) level that optimizes energy consumption, transmission time and loss of information. To achieve this objective, we have analyzed the advantages and the limitations of WPAN (wireless personal area network) technology and communication protocols currently used in relation to the requirements of our application. We then proposed a deterministic, adaptive and energy saving medium access method based on the IEEE 802.15.4 physical layer and a mesh topology. It ensures the message delivery time with strongly limited collision risk due to the spatial reuse of medium in the two-hop neighborhood. This proposal was characterized by modeling and simulation using the OPNET network simulator. We then implemented the proposed mechanisms on hardware devices and deployed a sensors network in real situation to verify the accuracy of the model and evaluate the proposal according to different test configurations
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Bella, Malika. "Développement d'une approche multi-échelle de modélisation de dispositifs thermoélectriques : application à des systèmes de capteurs sans fils autonomes sur le corps humain." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4755.
Full textAbstract:
Les dispositifs thermoélectriques, basés sur la conversion d'énergie thermique, offrent des perspectives intéressantes pour le développement de systèmes autonomes. Les principaux défis pour le développement de telles technologies reposent sur l'obtention de dispositifs flexibles, écologiquement et économiquement viables pouvant alimenter des appareils électroniques à faible consommation d'énergie. Le but de cette thèse a donc été de proposer une méthodologie pour l'analyse globale de dispositifs thermoélectriques pour des applications à température ambiante. Dans un premier temps, une approche multi-échelle pour la modélisation de dispositifs thermoélectriques a été développée. A cet effet, trois niveaux d'abstraction ont été considérés. A l'échelle du système, un modèle compact a été développé afin d'évaluer les performances du dispositif dans son environnement. A l'échelle du dispositif, des prototypes virtuels de TEG ont été évalués par le biais de la simulation numérique. A l'échelle des matériaux, la DFT combinée à une approche semi-classique basée sur l'équation de transport de Boltzmann ont été utilisées afin de calculer les propriétés électroniques. La tétraédrite et la famatinite ont été sélectionnées en raison de leurs propriétés prometteuses à température ambiante ainsi que de leur abondance et faible coût. Dans un second temps, des travaux expérimentaux sur la synthèse de nanoparticules de Cu-Sb-S ont été menés. Des nanoparticules quasi-monodisperses avec des tailles inférieures à 50 nm ont été obtenues grâce à la mise au point d'un procédé basé sur la synthèse solvothermale avec surfactant, une méthode faible coût et facilement adaptable à grande échelleThermoelectric devices, capitalizing on waste heat conversion, offer good prospects for the development of autonomous systems. The main challenges for technology development are to obtain flexible, environmentally friendly and low-cost thermoelectric devices with performances sufficient enough to power small electronic devices. The aim of this thesis was thus to propose a methodology for the global analysis of thermoelectric devices for ambient temperature applications. The developed methodology enables the evaluation of key parameters impact on the global system. First, a multiscale approach for thermoelectric devices modelling is developed. In this scope, three parallel levels of modeling are addressed. At the system level, a compact model is developed in order to evaluate overall system efficiency as a function of the thermal environment. At the device level, virtual prototypes of printed devices are built and their performances are evaluated via a finite-element simulation tool. Low temperature gradient has to be dealt with by appropriate architecture design. At the material level, quantum DFT is used in conjunction with semi-classical approach using Boltzmann transport theory to calculate electronic properties. Tetrahedrite and famatinite compounds are chosen due to their promising thermoelectric properties at room temperature and their relative abundance and low cost. Secondly, an experimental work has been conducted on the synthesis of sulphide nanoparticles. Quasi-monodisperse nanoparticles with a size not exceeding 50 nm have successfully been fabricated via a low cost and easily scalable surfactant assisted solvothermal technique
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Afaneh, Ahmad. "GIS – based urban information system for Sustainable and Smart Cities : application to "SunRise – Smart City" demonstrator." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10220/document.
Full textAbstract:
La thèse porte sur l'utilisation du système d'information géographique (SIG) pour la construction du système d'information urbaine pour les villes durables et intelligentes. Le travail comprend à la fois le développement d'une méthodologie pour la construction du système d'information urbain basé sur le SIG et son application sur un démonstrateur à grande échelle de la ville intelligente et durable (projet SunRise Smart City).La thèse comporte quatre parties :La première partie comporte une analyse bibliographique des travaux réalisés sur les thèmes relatifs à ce travail de thèse à savoir : l'émergence de la ville, les concepts de Ville Durable et de Ville Intelligent, le système d'information géographique (SIG) et son application sur l’environnement urbain.Le deuxième chapitre présente l'application du SIG pour la construction du système d'information urbaine du campus scientifique de l'Université de Lille, qui est utilisé comme site de démonstration pour le projet « SunRise Smart City ». Le système d'informations urbaines comprend des informations sur les bâtiments du campus, ainsi que les réseaux urbains.Le troisième chapitre présente l'utilisation du SIG pour la visualisation des données dynamiques des réseaux urbains, qui sont collectées par des capteurs intelligents. Le chapitre présente la méthodologie suivie pour la visualisation dynamique de ces données, ainsi que l'application de cette méthode sur les données de consommation d'eau.Le dernier chapitre présente l'utilisation du BIM dans le système d'information urbain SunRise. La méthodologie est d'abord présentée, puis elle est appliquée sur un bâtiment du campusThe thesis concerns the use of the Geographic information system (GIS) for the construction of urban information system for Sustainable and Smart Cities. The work includes both the development of a methodology for the construction of the GIS-based urban information system and its application on to the large-scale demonstrator of the Smart and Sustainable City (SunRise Smart City).The thesis is composed of four parts. The first part includes a state of the art on the emergence of the Smart City Concept and the achievements in this area. It also presents the Geographic Information System (GIS) and its use in both environmental and urban areas.The second chapter presents the application of the GIS for the construction of the Urban Information System of the Scientific Campus of the University of Lille, which is used as a demonstration site for the project SunRise Smart City. The urban information system includes information about the campus buildings as well as the urban networks. The third chapter presents the use of the GIS for the visualization of dynamic data concerning urban networks, which is collected by smart sensors. The chapter presents the methodology followed for the dynamic data visualization as well as the application of this methodology on the water consumption data.The last chapter presents the use of the BIM in the SunRise urban information system for the management of buildings. The methodology is first presented then it is applied to a building of the Campus
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Lu, Juan. "Modélisation, simulation et implémentation d'un protocole de communication adaptatif dans un réseau de capteurs sans fil basé sur IEEE 802.15.4 et adapté à la surveillance de personnes à domicile." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00862824.
Full textAbstract:
Le maintien à domicile des personnes fragiles vivant seules est devenu une préoccupation majeure de santé publique dans nos sociétés modernes. Parmi les différents aspects scientifiques traités dans le domaine de la surveillance à domicile, nous nous intéressons à l'étude et à la proposition d'une solution permettant à des capteurs répartis de communiquer entre eux de façon optimale et adaptée aux contraintes spécifiques de l'application. Plus précisément, nous souhaitons construire un réseau sans fil courte portée constitué de plusieurs noeuds capteurs échangeant entre eux des données selon un protocole de communication de niveau MAC (contrôle d'accès au médium) qui optimise à la fois l'énergie, le délai de transmission et la perte d'informations. Pour cela, nous avons finement analysé les avantages et les limites des technologies WPAN (réseau local personnel sans fil) et des protocoles de communication actuellement utilisés en rapport aux exigences de notre application. Nous avons ensuite proposé une méthode d'accès au médium déterministe, adaptative et économe en énergie basée sur la couche physique IEEE 802.15.4 et une topologie maillée. Elle permet de garantir le délai d'acheminement des messages avec un risque de collisions très fortement limité, grâce à une réutilisation spatiale du médium dans un voisinage à deux sauts. Cette proposition a été caractérisée par modélisation et simulation à l'aide du simulateur de réseau OPNET. Nous avons alors implémenté les mécanismes proposés sur des dispositifs matériels et déployé un réseau de capteurs en situation réelle afin de vérifier la pertinence du modèle et évaluer la proposition selon différentes configurations de test.
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Billaud, Yann. "Modélisation hybride stochastique-déterministe des incendies de forêts." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10100/document.
Full textAbstract:
Les grands incendies de forêts sont responsables de la quasi-totalité de la surface brulée et contribuent, par les émissions de particules et de gaz à effet de serre qu’ils génèrent, au réchauffement climatique. Des observations satellitaires ont mis en évidence un comportement fractal que l’on attribue aux hétérogénéités locales (topographie, végétation, conditions météorologiques) rencontrées par ces feux lors de leur propagation. Le présent travail a été consacré au développement et à la validation d’un modèle hybride de propagation d’incendie, capable de reproduire ce comportement. Ce modèle est une extension du modèle original de réseau de « petit monde » où les phénomènes qui se produisent à l’échelle macroscopique, comme le rayonnement du front de flammes et l’inflammation pilotée de la strate végétale sont traités de façon déterministe. Pour décrire le rayonnement, nous avons utilisé un modèle de flamme solide couplé à une méthode de Monte Carlo. La validation a porté sur des configurations simples, mais aussi plus complexes, comme le rayonnement d’un front hétérogène de flammes ou celui d’une flamme d’éthanol. Un modèle d’inflammation a ensuite été élaboré et appliqué à des litières d’aiguilles de pin. Les paramètres du modèle ont été optimisés par un algorithme génétique, conduisant au meilleur accord avec les résultats expérimentaux, en termes de temps d‘inflammation et de perte de masses. Il a été montré que l’oxydation du résidu charbonneux joue un rôle prépondérant sur l’inflammation à bas flux. Le modèle de propagation de petit monde a été validé sur un brûlage dirigé et sur un feu historique, montrant un bon accord en termes de surface brûlée, de vitesse de propagation, de contours de feu, et de propriétés fractales. On a montré qu’il pouvait être utilisé pour le dimensionnement d’ouvrages de défense, comme les coupures de combustible, ou pour expliquer le comportement atypique du feu dans certaines situations (talweg, ruptures de pente, etc.). Son application a également permis d’optimiser le nombre et l’emplacement d’un réseau de capteurs déployés dans la végétation dans le but de localiser précisément et détecter précocement le départ d’un feuMost of the area burned by forest fires is attributable to the few fires that escape initial attack to become large. As a consequence large-scale fires produce a large amount of green-house gases and particles which contribute to the global warming. Heterogeneous conditions of weather, fuel, and topography are generally encountered during the propagation of large fires. This shapes irregular contours and fractal post-fire patterns, as revealed by satellite maps. Among existing wildfire spread models, stochastic models seem to be good candidates for studying the erratic behavior of large fires, due to the above-mentioned heterogeneous conditions. The model we developed is a variant of the so-called small-world network model. Flame radiation and fuel piloted ignition are taken into account in a deterministic way at the macroscopic scale. The radiative interaction domain of a burning cell is determined from Monte Carlo simulation using the solid flame model. Some cases are studied, ranging from relatively simple to more complex geometries like an irregular flame fronts or an ethanol pool fire. Then, a numerical model is developed to investigate the piloted ignition of litters composed of maritime pine needles. A genetic algorithm is used to locate a set of model parameters that provide optimal agreement between the model predictions and the experimental data in terms of ignition time and mass loss. The model results had shown the importance of char surface oxidation for heat fluxes close to the critical flux for ignition. Finally, the small-world network model was used to simulate fire patterns in heterogeneous landscapes. Model validation was achieved to an acceptable degree in terms of contours, burned area and fractal properties, through comparison of results with data from a small controlled bushfire experiment and a historical Mediterranean fire. Therefore, it has been proven to be a powerful tool in the sizing of fortifications as fuel break areas at the wildland urban interface or in the understanding of atypical behavior in particular configurations (talweg, slope breaking, etc.). It has also been used for the optimization of an in-situ sensor network whose purpose is to detect precociously and to locate precisely small fires, preventing them from spreading and burning out of control. Our objective was to determine the minimum number and placement of sensors deployed in the forest
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Rammouz, Ramzy. "Optimisation de la gestion d’énergie dans les systèmes embarqués." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI122/document.
Full textAbstract:
Qu’il s’agisse de suivre des patients à domicile, ou de prévenir l’isolement ou la vulnérabilité de personnes âgées, les systèmes de suivi et d'assistance électroniques qui émergent offrent des opportunités sans précédents. L’enjeu est considérable, et on assiste à un développement technologique important qui permet désormais aux particuliers ou aux établissements hospitaliers ou médico-sociaux d’assurer le diagnostic, la prévention, le contrôle, voire le traitement de patients à distance (mesures de paramètres physiologiques, administration de médicaments, détection de chutes, etc.). Ce suivi à distance est en particulier devenu possible et performant avec l’avènement des objets connectés. On peut ainsi envisager d’exploiter un réseau de capteurs embarqué sur un patient pour mesurer à distance et en temps réel la température, le rythme cardiaque ou la tension artérielle d’un patient. Les données sont transmises (et/ou stockées) au praticien pour réaliser le diagnostic et définir les traitements. Pour autant la conception optimale (choix des technologies de transmission, de stockage, etc.) ainsi que la problématique de la gestion d’énergie constituent des verrous à leur adoption. Le travail proposé dans cette thèse consiste donc à développer un outil d’aide à la conception de réseaux de capteurs médicaux communicants embarqués sur la personne. Il s’agit en particulier de fournir une information sur la faisabilité au plus tôt dans le cycle de conception, et garantir l’obtention d’un circuit « correcte par construction ». L’accent est porté sur la maîtrise (voire la réduction) de la consommation d’énergie Dans ce sens, une simulation fiable et précise permet de contrôler, dès le début du flot de conception, la consommation en énergie du réseau. Elle assure par la suite une meilleure gestion de l’énergie disponible et éventuellement une autonomie plus importante. L’outil, centré sur l’optimisation de la consommation d’énergie, est implémenté dans un environnement Matlab. Basé sur une modélisation de la consommation en énergie d’un nœud de capteur, il se veut générique aussi bien que précis. Il assure une implémentation simple de nouveaux composants à partir de fiches techniques. Ces composants sont construits sous la forme de blocs réutilisables permettant ainsi à l’utilisateur de créer sa propre librairie. En plus de l’estimation de la consommation, cet outil met en œuvre des algorithmes d’optimisation pour guider l’utilisateur vers une conception qui respecte les contraintes énergétiques et médicales de l’application (choix de composants, choix de source d’énergie, configuration du réseau, etc.). Une application est proposée d’abord au niveau d’un nœud de capteur de température corporelle communiquant par Bluetooth Low Energy. Ce même nœud est ensuite placé au sein d’un réseau de capteurs pour la surveillance de cinq paramètres physiologiques différents. Une validation expérimentale des résultats de simulation est également réaliséeWhether it is to monitor patients at home, or to prevent the isolation and vulnerability of the elderly, the emerging electronic monitoring and assistance systems offer new opportunities. The technological development we have witnessed allows individuals, hospitals, or medical aid organizations to provide the diagnosis, prevention, control or even treatment of patients outside of conventional clinical settings (measurements of physiological parameters, drug administration, fall detection, etc.).Recent developments in connected objects made efficient remote patient monitoring possible. In other words, we are able to use a network of wearable or implantable sensors to remotely obtain real time measurements of a patient’s vital signs (temperature, heart rate, blood pressure, etc.). Data is transmitted (and / or stored) to medical personnel who are able to perform diagnosis and define treatments accordingly. An optimal design (transmission protocols, data storage, etc.) and energy management are the bottlenecks involved in the implementation of such systems. This work proposes to develop a tool to help in the design of medical sensor networks. It aims to provide information regarding feasibility during the early stages of the design thus ensuring that a "well-constructed" circuit is obtained. The emphasis is on the control (or even reduction) of energy consumption. In this regard, an efficient energy consumption simulation at the beginning of the design flow would enable the user to decide on system parameters. This will ensure an optimal management of the available energy and eventually a longer network lifetime. The proposed tool is centered on the optimization of the energy consumption using Matlab environment. It is built over a model of the energy consumption of wireless sensor nodes. It is intended to be generic and accurate. In fact, it enables fast creation of new component description based on the datasheets. These components are reusable thus producing a growing database. In addition to energy consumption estimation, the tool uses optimization routines to guide the user through an energy aware design (picking energy sources, components, network configuration, etc.) that complies with medical requirements. An application to a single Bluetooth Low Energy body temperature sensor is first proposed. The same sensor is then included in a physiological sensor network. A physical implementation is used in order to compare the results obtained through simulation with practical measurements
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Do, Minh-Tien. "Ultra-narrowband wireless sensor networks modeling and optimization." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0065/document.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour but de modéliser les réseaux de capteurs sans fil à faible débit (WSN) basés sur la technique ultra bande étroite. Ce réseau a déjà été déployée par la société SIGFOX et a déjà démontré sa très grande efficacité pour les applications pour l’Internet des objets (IoTs) grâce à sa capacité de communication point à point efficace en terme de puissance consommée, et de sa connectivité de longue portée. Cette étude donne quelques aperçus sur le passage à l’échelle de la technique de l’UNB pour un réseau multipoint à point pour une liaison montante. L’accès au canal spécifique qui est basé sur l’accès multiple par répartition aléatoire de fréquence et de temps (R-FTDMA) est introduit et analysé. En outre, l’impact de l’interférence due à l’absence de stratégie d’ordonnancement à la couche MAC est étudié et modélisé. Notre modèle simplifié nous permet non seulement de décrire la puissance d’interférence agrégée, mais aussi d’évaluer les performances du système d’un tel réseau en matière de taux d’erreur et de probabilité de coupure. De même, la géométrie stochastique est utilisée pour modéliser la distribution spatiale des noeuds afin d’étendre le modèle simplifié dans le canal réaliste où les dégradations de canal sont prises en compte. De plus, le mécanisme de retransmission est considéré pour ce réseau. Cette étude permet de d’identifier le nombre optimal de retransmissions. Le réseau peut être configuré avec un paramètre global unique. Et enfin, cette thèse met en évidence le fait que le réseau de l’UNB Random-FTDMA est très pertinent dans un réseau réaliste, en particulier pour les applications à faible débit, car il allége le coût élevé du réseau, le coût de la synchronisation globale, mais sans perte de performanceThis thesis aims at modeling the low-throughput wireless sensor networks (WSNs) based on ultra-narrow-band technology. Such wireless network is already been deployed by Sigfox company and has proved to be ultra-efficient for the Internet of things (IoTs) applications thanks to its ability of point-to-point communication in terms of power efficiency and long range connectivity. In particular, this thesis gives some insights on the scalability of UNB technology for a multi-point-to-point network in an uplink scenario. The multiple access schemes based on random time and frequency selection are introduced and analyzed. Furthermore, the interference impact due to the lack of scheduling strategy at the MAC layer is studied and modeled. Our simplified model using rectangular function allows us not only to describe the aggregate interference power but also evaluate the system performance of such network in terms of the bit-error-rate and outage probability. Besides, the geometry stochastic is used for spatial node distribution in order to extend the simplified model in the realistic channel communication where the channel impairments are taken into account. Besides, the retransmission mechanism is considered for such network. This study argues an optimal number of retransmission. The network can be configured with a unique global parameter. Last but not least, this thesis highlights the fact that the UNB network using Random-FTDMA schemes is very relevant in a realistic network, especially for low-throughput applications, because it bypasses the high network cost, the cost of global synchronization but without loss of performance
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Aïzan, Josky. "Modélisation et reconnaissance d'activités quotidiennes au sein d'une maison intelligente : application à la surveillance des personnes âgées." Thesis, Littoral, 2020. http://www.theses.fr/2020DUNK0557.
Full textAbstract:
Les systèmes d'aide à la vie ambiante permettant le maintien à domicile des personnes âgées sont en pleine expansion de nos jours. Les nouvelles approches consistent à mettre en place un système automatisé de surveillance d'activités au sein d'une maison intelligente équipée de capteurs portables tels que les GPS, les bracelets électroniques ou les puces RFID. Ces capteurs malheureusement ont la contrainte d'être portés constamment. L'utilisation des capteurs binaires est une alternative de plus en plus proposée. Dans cette thèse, nous avons proposé la modélisation et la reconnaissance d'activités quotidiennes au sein d'une maison intelligente équipée de capteurs binaires. La première phase de l'architecture proposée concerne la modélisation d'activités. Les algorithmes de fouilles de séquences fréquentes déterministes et incertaines ont été utilisés. Ces algorithmes contiennent une phase de pré-traitement qui intègre la contrainte temporelle entre évènements. Les performances de ces algorithmes ont été évaluées sur la base de données MIT qui contient une collection d'activités humaines issues de deux appartements instrumentés respectivement de 77 et 84 capteurs. Ces expérimentations nous montrent que le nombre et la qualité des modèles issus de la phase de modélisation sont fortement liés au taux de confiance des capteurs. La seconde phase de l'architecture concerne la reconnaissance d'activités. Au cours de cette phase, deux approches sont proposées. La première approche consiste à coupler la méthode de forêt aléatoire avec l'algorithme de fouille déterministe de séquences fréquentes. Cette approche intègre une caractérisation temporelle des modèles d'activités découverts. Une expérimentation est effectuée sur la base de données MIT et les résultats en terme de reconnaissance d'activités sont de 98% pour le sujet 1 et 95% pour le sujet 2. Ces résultats sont comparés à ceux de la littérature pour rendre compte de la performance de l'approche proposée. La seconde approche utilise la méthode de reconnaissance par alignement de séquences basées sur la distance de Levenshtein couplée à la fouille incertaine de séquences fréquentes. A ce niveau, l'algorithme de fouille incertaine de séquences fréquentes, intègre à la fois la gestion des contraintes temporelles entre évènements et la gestion de l'incertitude des données issus des capteurs. Les performances de cette méthode ont été évaluées sur les bases de données MIT et CASAS. La base de données CASAS contient une collection de données issues de deux scénarios réalistes pour détecter les activités de la vie quotidiennes normales et entrelacées. Les résultats obtenus des expérimentations sur ses deux bases de données montrent que le taux de reconnaissances est une fonction croissante du taux de confiance des capteurs. Ces résultats sont de 100% et 94% respectivement pour les activités normales et entrelacées de la base CASAS puis 93% et 90% respectivement pour les activités des sujets 1 et 2 de la base MIT. Comparés avec ceux de la littérature, ces résultats mettent en évidence l'efficacité de notre méthodeThe ADL systems for keeping seniors at home are expanding today. The new approaches involve setting up an automated activity monitoring system in a smart home equipped with wearable sensors such as Global Positioning System (GPS), electronics bracelets or RFID chips. These sensors unfortunately have the constraint to be worn constantly. The use of binary sensors is an increasingly common alternative. In this thesis we proposed modeling and recognition of daily activities within a smart home equipped with binary sensors. The first phase of the proposed architecture concerns activity modelling. Deterministic and uncertain sequential pattern mining algorithms were used. These algorothms contain a pre-processing phase that integrates the temporal constraint between events. The performance of these algorithms was evaluated on the MIT database, which contains a collection of human activities from two instruments of 77 and 84 sensors respectively. These experiments show that the number and quality of models from the modeling phase are strongly linked to the confidence rate of the sensors. The second phase of architecture involves the recognition of activities. During this phase, two approaches are proposed. The first approach is to pair the random forest method with the deterministic sequential pattern mining algorithm. This approach incorporates a temporal characterization of the activity models discovered. An experiment is carried out on the MIT database and the results in terms of activity recognition are 98% for the subject 1 and 95% for the subject 2. These results are compared with those in the literature to reflect the performance of the proposed approach. The second approach uses the sequence alignment recognition method based on the Levenshtein distance coupled with the uncertain sequential pattern mining. At this level, the uncertain sequential pattern mining algorithm integrates both the management of time constraints between events and the management of the uncertainty of data from the sensors. The performance of this method was evaluated on the MIT and CASAS databases. The CASAS database contains a collection of data from realistic scenarios to detect normal and intertwined daily activities. The results of the experiments on its two databases show that the recognition rate is an increasing function of the confidente rate of the sensors. These results are 100% and 94% respectively for the normal and interweave activities of the CASAS base and 93% and 90% respectively for the activities of subjects 1 and 2 of the MIT base. Compared with those in literature, these results highlight the effectiveness of our method
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Leon, Ojeda Luis. "Short-term multi-step ahead traffic forecasting." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT081/document.
Full textAbstract:
Dans le cadre des systèmes de transport intelligents (ITS), cette thèse concerne la conception d'une méthodologie de prédiction, en temps réel et pour différents horizons, du temps de parcours à partir des données de vitesse et de débit d'une route instrumentée. Pour atteindre cet objectif, deux approches sont considérées dans cette thèse. La première approche, dite « sans modèle », utilise exclusivement des mesures de vitesse. Grâce à l'utilisation astucieuse des données historiques, nous avons résolu le problème de prédiction comme étant un problème de filtrage. Pour ce faire, des données historiques sont utilisées pour construire des pseudo-observations qui alimentent un filtre de Kalman adaptatif (AKF). Sous une hypothèse de Gaussianité, les statistiques du bruit de processus sont estimées en temps-réel, tandis que les statistiques du pseudo-bruit d'observation sont déduites des données historiques adéquatement classées. La seconde approche, dite ‘'basée-modèle'', utilise principalement des mesures de débit et de vitesse. Contrairement à la précédente approche où la résolution spatiale est fixée par l'emplacement des capteurs, une discrétisation spatiale plus fine est considérée. Celle-ci s'avère possible grâce à l'utilisation du modèle CTM (Cell Transmission Model). Un observateur d'état commuté, de type Luenberger, permet d'estimer les états internes (densités des cellules). En utilisant uniquement les prédictions des débits des conditions frontières via une approche de type AKF similaire à celle développée dans la première approche, le modèle CTM contraint permet de prédire les densités des cellules et d'en déduire les vitesses et le temps de parcours. Les méthodes développées ont été validées expérimentalement en considérant la rocade sud grenobloise comme cas d'étude. Les résultats montrent que les deux méthodes présentent de bonnes performances de prédiction. Les méthodes proposées performent mieux que celles basées sur une utilisation directe des moyennes historiques. Pour l'ensemble des données considérées, l'étude a également montré que l'approche ‘'basée modèle‘' est plus adaptée pour des horizons de prédictions de moins de 30 minThis dissertation falls within the domain of the Intelligent Transportation Systems (ITS). In particular, it is concerned with the design of a methodology for the real-time multi-step ahead travel time forecasting using flow and speed measurements from a instrumented freeway. To achieve this objective this thesis develops two main methodologies. The first one, a model-free, uses only speed measurements collected from the freeway, where a mean speed is assumed between two consecutive collection points. The travel time is forecasted using a noise Adaptive Kalman Filter (AKF) approach. The process noise statistics are computed using an online unbiased estimator, while the observations and their noise statistics are computed using the clustered historical traffic data. Forecasting problems are reformulated as filtering ones through the use of pseudo-observations built from historical data. The second one, a model-based, uses mainly traffic flow measurements. Its main appealing is the use of a mathematical model in order to reconstruct the internal state (density) in small road portions, and consequently exploits the relation between density and speed to forecast the travel time. The methodology uses only boundary conditions as inputs to a switched Luenberger state observer, based on the ``Cell Transmission Model'' (CTM), to estimate the road initial states. The boundary conditions are then forecasted using the AKF developed above. Consequently, the CTM model is run using the initial conditions and the forecasted boundaries in order to obtain the future evolution of densities, speeds, and finally travel time. The added innovation in this approach is the space discretization achieved: indeed, portions of the road, called ``cells'', can be chosen as small as desired and thus allow obtaining a finer tracking of speed variations. In order to validate experimentally the developed methodologies, this thesis uses as study case the Grenoble South Ring. This freeway, enclosing the southern part of the city from A41 to A480, consists of two carriageways with two lanes. For this study only the direction east-west was considered. With a length of about 10.5 km, this direction has 10 on-ramps, 7 off-ramps, and is monitored through the Grenoble Traffic Lab (GTL) that is able to provide reliable traffic data every 15 s, which makes it possible for the forecasting strategies to be validated in real-time. The results show that both methods present strong capabilities for travel time forecasting: considering the entire freeway, in 90% of the cases it was obtained a maximum forecasting error of 25% up to a forecasting horizon of 45 min. Furthermore, both methods perform as good as, or better than, the average historical. In particular, it is obtained that for horizons larger than 45 min, the forecasting depended exclusively on the historical data. For the dataset considered, the assessment study also showed that the model-based approach was more suitable for horizons shorter than 30 min
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Chauffaut, Corentin. "Etude de la phase de transition d'un drone tiré par tube dédié : modélisation et commande." Thesis, Compiègne, 2014. http://www.theses.fr/2014COMP2154/document.
Full textAbstract:
La motivation qui a initié le projet de recherche ANR « Démonstrateur Gun Launched Micro Air Vehicle » est le besoin d’avoir un engin portatif qui permettrait d’obtenir rapidement des images d’une zone d’intérêt située à quelques centaines de mètres, avec la possibilité de pouvoir observer l’intérieur des bâtiments à travers leurs fenêtres ou en allant les explorer directement. Pour répondre à ce besoin, l’Institut franco-allemand de recherche de St Louis a eu l’idée de lancer un minidrone hélicoptère avec un canon. Le GLMAV, sous la forme d’un projectile, est lancé à partir d‘un tube portable à une distance de 500 m et une altitude de 100 m, où il pourra commencer à transmettre des images de la zone à observer. L’utilisation d’un système hybride projectile/minidrone a deux principaux avantages : cela permet d’augmenter l’autonomie du drone, et les premières images de la zone d’intérêt sont obtenues très rapidement. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la phase de transition, passer d’un projectile à un mini hélicoptère. Un modèle aérodynamique détaillé du GLMAV a été obtenu sur toute son enveloppe de vol. En prenant en compte les difficultés rencontrées lors de la phase de transition (perturbations des capteurs dues à l’accélération de 2500g au lancement, conditions initiales variables), nous avons développé une stratégie de commande, et une loi de commande en vitesse basée sur la technique du backstepping. Cette stratégie de commande a été validée en simulation. La loi de commande en orientation a été validée sur le prototype du GLMAV. Des travaux sur le flux optique, pour obtenir les vitesses latérales, ont été commencésThe motivation that initiated the ANR research project "Démonstrateur Gun Launched Micro Air Vehicle" is the need to have a portable system which would permi tto quickly obtain images of an zone of interest placed at some hundred of meters, with the possibility to observe inside buildings either by their windows or by going inside them.To answer this need, the French-German Research Institute of St Louis got the idea o fusing a gun launched rotorcraft-MAV. The GLMAV, in its projectile form, is launched from a portable launching tube to a distance of 500m and a height of 100m, where it will collect and transmit visual information from the scene. The use of a projectile/rotorcraft-MAV hybrid system has two main advantages : it allows extending the MAV range,and the first images of the interest zone are obtained very quickly. During this PhD, we studied the transition phase, the passage from a projectile to a rotorcraft-MAV. A detailed aerodynamic model of the GLMAV has been obtained over his whole flight envelope. Taking into account the difficulties encountered during the transition phase (perturbation of the sensors caused by the 2500g acceleration at the launch, varying initial conditions),we developed a control strategy, and a velocity control law based on the backstepping methodology. This control strategy has been validated in simulation. The attitude control law has been validated on the GLMAV prototype. Studies on optical flow, to obtain the lateral velocities of the GLMAV, have been started
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Ahmed, Yousif Elhadi Elsideeg. "Modeling, Scheduling and Optimization of Wireless Sensor Networks lifetime." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0315/document.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil (RCSFs), sont composés d'un ensemble de nœuds avec des capteurs, transmetteur/récepteur, d'un système de traitement et d'une réserve d'énergie. Au regard d'applications, de travaux de recherche sont développés sur l'utilisation de ce réseau leur performance, fiabilité ou durée de vie. La durée de vie RCSFs correspond à la période à travers laquelle le RCSF fonctionne parfaitement. Cette durée de vie est très affectée par de nombreux facteurs comme la quantité d'énergie disponible, la probabilité de défaillance et les dégradations des composants. L'énergie disponible devient le facteur prépondérant dans les cas d'applications avec des composants difficilement rechargeables ou non renouvelables. Différents algorithmes, stratégies et techniques d'optimisation ont été élaborées et mises en œuvre à cet effet sur la possibilité d'activer un sous-ensemble de capteurs qui satisfont à la contrainte de surveillance et de garder les autres capteurs en mode veille pour pouvoir être mis en œuvre ultérieurement. Ainsi, c'est un problème de type NP complet de maximisation qui peut être résolu en considérant des Ensembles Disjoints de capteurs de Couverture (EDC). Mais la solution obtenue à l'aide des EDCs ne conduit pas toujours à une extension significative de la durée de vie des RCSFs. Le présent travail vise à rechercher une meilleure solution basée sur des capteurs regroupés dans des ensembles nondisjoints de couverture (ECND). Cette approche permet à un capteur de participer à une ou plusieurs ensembles de capteurs de couvertures. Nous avons alors étudié un modèle de représentation binaire des ECNDs pour déterminer un ordonnancement optimum permettant de maximiser la vie d'un RCSF. De plus, nous avons développé une heuristique basée sur un algorithme génétique, pour trouver une solution proche de l'optimal dans un délai raisonnable. Ainsi, pour un ensemble de m capteurs utilisés pour surveiller un ensemble de n cibles, cette heuristique permet construire un nombre maximum q d'ensembles ECNDs. Des efforts supplémentaires sont donc nécessaires pour trouver le meilleur ordonnancement pour la mise en œuvre des ECNDs, qui maximise la durée de vie globale du RCSF, compte tenu de l'énergie initialement disponible dans chaque capteur. Ce problème est formulé à l'aide d'un modèle mathématique de programmation linéaire en nombres entiers (PLE). La fonction objective de ce problème est la somme de toutes les périodes de surveillance pour les q ECNDs programmés, et la contrainte est la consommation d'énergie de tous les capteurs constituant les ECNDs. La possibilité de trouver la solution à ce problème par PLE dans une période de temps donnée dépend de la complexité du modèle et des instances utilisées. Pour trouver la solution dans un délai raisonnable, nous avons développé un algorithme génétique (AG) basé sur les ECNDs. Les solutions potentielles sont représentées dans des chromosomes composés d'un certain nombre de gènes correspondant aux ECNDs, et chaque gène est caractérisé par la période de surveillance d'un ECND. Nous avons ensuite développé un AG qui combine quatre opérateurs de croisement et quatre opérateurs de mutation. La méthode basée cet AG a été codée dans le langage de programmation C pour obtenir une solution satisfaisante et le logiciel Cplex a été utilisé de déterminer la solution exacte correspondant. Une comparaison des solutions obtenues sur de petites instances en utilisant la PLE par rapport aux solutions obtenues par notre AG montre que la méthode basée sur les AG peut trouver une solution proche de l'optimale dans un délai raisonnable. Ensuite, en comparant les solutions en utilisant l'AG ECNDs à l'AG EDCs de la littérature, nous montrons que l'AG avec ECND peut prolonger la durée de vie des RCSFs plus que les AG avec EDCs pour les mêmes instances. Notre approche combine ainsi les principes d'ordonnancement et les techniques d'optimisation pour maximiser la durée de vie des RCSFsWireless sensor networks (WSNs), as a collection of sensing nodes with limited processing, limited energy reserve and radio communication capabilities, are widely implemented in many areas of applications such as industry, environment, healthcare, etc. Regarding this large range of applications, many research issues are introduced including the applications, performance, reliability, lifetime, etc. The WSNs lifetime considered in this work is the period of time through which theWSN is perfectly completing its function. This lifetime is affected by many factors including the amount of energy available, failure probability and components degradation. The amount of energy available become the most important factor in case of non renewable components applications. Different algorithms, strategies and optimization techniques were developed and implemented for this purpose based on the possibility of activating a subset of sensors that satisfied the monitoring constraint, while keeping the others in sleep mode to be implemented later. This is an NP complete maximization problem that can be solved using disjoint set covers (DSCs). But the solution obtained using DSCs does not extend always significantly the WSNs lifetime. So, the present work aims to search for a better solution using non-disjoint set covers (NDSCs). This approach gives the opportunity for a sensor to be implemented in one or more subset covers. For that purpose, we studied a binary representation based model to maximize the number of NDSCs. Also, we developed a genetic algorithm based heuristic based on this model to find out the maximum number of NDSCs in a reasonable time. Thus, for a set of m sensors used to monitor a set of n targets or a field, this heuristic allows to construct a maximum number q of NDSCs. Additional effort is required to find the best scheduling for implementing the NDSCs so as to maximize the lifetime of the sensors involved in the WSNs, considering their limited available energy. This problem is formulated using integer linear programming (ILP) mathematical model. The objective function of this problem is the sum of all monitoring seasons on which all q NDSCs scheduled, and the constraint is the energy consumption in all sensors included in all NDSCs. Solving this problem using ILP in a period of time depends on the complexity of the model and the instances used. To find the solution in reasonable time, we have developed a NDSCs based genetic algorithm (NDSC-GA). The candidate solutions are represented in chromosomes composed of a number of genes equal to the number q of NDSCs, and each gene is the number of monitoring seasons on which a NDSC is scheduled. We have then developed a GA that combines the four crossover operators and four mutation operators. The GA based methods are coded in C programming language to obtain a satisfying solution and the Cplex software was used to obtain the corresponding exact solution. Comparing the optimal solution obtained using the ILP on small instances, to the solutions obtained using our GA based method explained that our methods can find a solution near the optimal in reasonable time. Then, comparing the solution obtained using our NDSCs GA based methods, to the DSCs GA based method in the literature, we showed that the NDSCs GA can prolong the WSNs lifetime better than DSCs GA for the same instances. Our approach combines together the scheduling principles and the optimization techniques to maximizing the WSNs lifetime
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Rodriguez, Delphy. "Caractérisation de la pollution urbaine en Île-de-France par une synergie de mesures de surface et de modélisation fine échelle." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS341.
Full textAbstract:
L’impact sanitaire lié à la pollution de l’air nécessite une estimation précise de celle-ci. Les réseaux de stations de mesures des agences de surveillance de la qualité de l’air (AIRPARIF en Île-de-France) ne sont pas suffisamment denses pour renseigner sur l’hétérogénéité de la pollution en ville. Et, les modèles haute résolution simulant les champs de concentration de polluants en 3D ont une large couverture spatiale mais sont limités par leurs incertitudes. Ces deux sources d’information exploitées indépendamment ne permettent pas d’évaluer finement l’exposition d’un individu. Nous proposons deux approches pour résoudre ce problème : (1) par la mesure directe des polluants avec des capteurs mobiles à bas coût et des instruments de référence. Des niveaux de pollution très variables ont été constatés entre les microenvironnements et dans une même pièce. Ces capteurs devraient être déployés en grand nombre pour palier à leurs contraintes techniques. Les instruments de référence, très coûteux et volumineux, ne peuvent être utilisés que ponctuellement. (2) en combinant les concentrations simulées par le modèle Parallel Micro-SWIFT-SPRAY (PMSS) à Paris avec une résolution horizontale de 3 mètres et les mesures des stations de surface AIRPARIF. Nous avons déterminé des « zones de représentativité » - zones géographiques où les concentrations sont très proches de celle de la station - uniquement à partir des sorties du modèle PMSS. Ensuite, nous avons développé un modèle bayésien pour propager la mesure des stations dans ces zonesThe harmful effects of air pollution need a high-resolution concentration estimate. Ambient pollutant concentrations are routinely measured by surface monitoring sites of local agencies (AIRPARIF in Paris area, France). Such networks are not dense enough to represent the strong horizontal gradients of pollutant concentrations over urban areas. And, high-resolution models that simulate 3D pollutant concentration fields have a large spatial coverage but suffer from uncertainties. Those both information sources exploited independently are not able to accurately assess an individual’s exposure. We suggest two approaches to solve this problem : (1) direct pollution measurement by using low cost mobile sensors and reference instruments. A high variability across pollution levels is shown between microenvironments and also in the same room. Mobile sensors should be deployed on a large scale due to their technical constraints. Reference instruments are very expensive, cumbersome, and can only be used occasionally. (2) by combining concentration fields of the Parallel Micro-SWIFT-SPRAY (PMSS) model over Paris at a horizontal resolution of 3 meters with AIRPARIF local ground stations measurements. We determined “representativeness areas” - perimeter where concentrations are very close to the one of the station location – only from PMSS simulations. Next, we developed a Bayesian model to extend the stations measurements within these areas
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Heurtefeux, Karel. "Protocoles Localisés pour Réseaux de Capteurs." Phd thesis, INSA de Lyon, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00449801.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sont au cœur des efforts de recherche de la communauté internationale depuis plusieurs années. Les domaines d'applications sont variés allant du suivi médical à la traçabilité alimentaire en passant par le bâtiment intelligent ou le monitoring urbain (pollution, bruit, consommation électrique...). Pour que ces réseaux denses, composés de centaines voire de milliers d'entités contraintes en énergie, en puissance de calcul et en communication puissent fonctionner et s'adapter aux différentes applications, il est nécessaire, selon nous, de recourir à l'auto-organisation. L'auto-organisation est un processus duquel émerge une structure globale provenant seulement des multiples interactions locales, sans références à la globalité du réseau. De nombreuses études traitent de l'évaluation de performances des stratégies d'auto-organisation. Mais le réseau est toujours considéré comme entièrement déployé, statique. Nous montrons qu'une analyse plus fine est possible pour caractériser les différentes stratégies d'auto-organisation durant la vie d'un réseau de capteurs sans fil en prenant en compte la dynamique du réseau malgré l'immobilité physique des capteurs. On propose de mettre en évidence les différentes phases de la vie d'un réseau de capteurs et de caractériser un ensemble de protocoles d'auto-organisation sur ces différentes phases ; c'est-à-dire d'en déterminer les comportements. Nous ne concevons pas l'auto-organisation comme une fin en soi, elle doit servir à résoudre des problématiques. Après avoir démontré par une série d'expérimentations dans des environnements réels, l'inadaptation de la mesure du signal reçu (RSSI) pour résoudre le défi de la localisation dans les réseaux de capteurs, nous montrons qu'il est possible de concevoir un protocole d'auto-organisation dédié à la localisation du voisinage : le Protocole de Localisation Qualitative: QLoP. Ce protocole permet de déterminer une distance qualitative en se basant uniquement sur le voisinage à 1 et 2 sauts. Nous montrons dans cette thèse que QLoP possède à la fois de bonnes propriétés pour estimer la proximité d'un nœud mais s'adapte aussi parfaitement aux changements de topologie induite par le déploiement de nouveaux capteurs ou la disparition d'autres. Les propriétés de QLoP, démontrées précédemment permettent de construire une topologie logique, le Relative Neighborhood Graph (RNG), de façon efficace. Cette topologie permet de favoriser les liens les plus robustes et d'acheminer ainsi les paquets même dans un environnement très bruité. Enfin, nous montrons que le choix de la couche MAC ainsi que la topologie influent grandement sur les performances d'un réseau de capteurs. Nous proposerons une solution utilisant les propriétés de QLoP afin de définir une couche MAC appropriée.