Дисертації з теми "Réseau de capteurs et systèmes répartis"
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Abriat, Patrick. "Conception et réalisation d'un système multi-agent de robotique permettant de récupérer les erreurs dans les cellules flexibles." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD411.
Анотація:
Le but principal du projet MARS est d'augmenter la flexibilité des cellules flexibles en facilitant la reconfiguration de la cellule pour de nouvelles productions et en récupérant automatiquement les erreurs. Les erreurs conduisent généralement à un arrêt de la cellule nécessitant, pour la reprise de fonctionnement, une intervention humaine toujours délicate en milieu robotique. Notre but est de concevoir et d'implanter des mécanismes de récupération automatique. Le projet MARS utilise une représentation de haut niveau pour l'environnement robotique basé sur le modèle sémantique PDM. Notre implantation s'inspire des travaux réalisés sur le comportement des organisations humaines. Nous utilisons des concepts comme la coopération ou la négociation parmi une population d'agents indépendants qui contrôlent la cellule flexible. Chaque agent ayant son propre processeur, communique avec les autres agents par envoi de messages à travers un réseau Ethernet. Deux agents particuliers ont sollicité un approfondissement de leur étude, il s'agit de l'agent spécialiste dans l'exécution des tâches d'assemblage et de l'agent coordinateur des récupérations d'erreurs. Notre approche innove en récupérant l'erreur par un raisonnement sur une représentation haut niveau de l'environnement robotique. Il faut noter que chaque agent possède sa propre représentation de la scène robot et la fait évoluer à la fois par sa perception propre (capteur) et par observation des messages circulant sur le réseau Ethernet. La solution multi-agent permet, de plus, de récupérer des erreurs dont on n'a pas réussi à en connaitre l'origine. Ce point est important car il est impossible de réaliser une énumération exhaustive des problèmes susceptibles d'apparaitre dans une cellule flexible.
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Bertero, Christophe. "Perception de l'environnement urbain à l'aide d'une flotte de capteurs sur des vélos : application à la pollution de l'air." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30321.
Анотація:
Cette thèse s'inscrit dans le contexte des « villes intelligentes », où le traitement de l'information améliore la qualité de vie. Elle étudie la perception de l'environnement, et plus particulièrement la perception de la pollution de l'air en ville, à l'aide de capteurs sur vélos. Le premier chapitre introduit les défis techniques et scientifiques, en terme de collecte de l'information et de modélisation, appliqués au domaine de l'aérologie. Le deuxième chapitre s'intéresse à la conception d'une flotte d'instruments mobiles de mesure de la pollution de l'air. Nous caractérisons la forme du réseau de capteurs nécessaire à la modélisation, d'une part à l'aide de la littérature et d'autre part via une simulation. Le troisième chapitre expose notre réalisation d'un tel instrument. Nous l'avons articulé autour d'un micro-capteur à métal-oxyde semi-conducteur (capteur MOx) de NO2 et CO, le MiCS-4514, et évalué ses performances en milieux contrôlés. Le quatrième chapitre présente les deux déploiements de cet instrument dans la ville de Toulouse, d'abord auprès d'une association de location de vélos puis avec des « vélo-taffeurs » de notre laboratoire, et le jeu de données collecté. Enfin, nous estimons les niveaux de pollution en NO2 et en CO dans la villeThis thesis takes place in the context of "smart cities", where the information processing improves the quality of life. It studies the perception of the environment and especially the perception of air pollution in the city using sensors on bikes. The first chapter introduces the technical and scientific challenges in terms of information collection and modeling applied to aerology. The second chapter presents the design of a fleet of mobile instruments for measuring air pollution. We characterize the shape of the sensor network needed for modeling, on the one hand using the literature and on the other hand using a simulation. The third chapter deals with the development of such an instrument. We have built our instrument around a semiconductor metal oxide micro-sensor (MOx sensor) of NO2 and CO, the MiCS-4514, and evaluated its performance in controlled environments. The fourth chapter presents the two deployments of this instrument in the city of Toulouse in France, first with a bicycle rental association and then with bikers from our laboratory, and the dataset collected. Finally, we estimate the pollution levels in NO2 and CO in the city
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Bernoussi, Abdes-Samed. "Approche fréquentielle des systèmes distribués : Relation avec les capteurs et les actionneurs." Perpignan, 1993. http://www.theses.fr/1993PERP0152.
Анотація:
La determination d'une commande robuste pour les systemes distribues par approche frequentielle necessite le calcul et l'approximation par des fractions rationnelles des fonctions de transfert. Cette etude concerne l'incidence des parametres definissant la structure des capteurs et des actionneurs dans l'approche frequentielle des systemes distribues. Nous avons calcule, analyse et donne des approximations explicites des fonctions de transfert pour des systemes particuliers (de types paraboliques) et pour differents types de capteurs et d'actionneurs. Le probleme particulier du rayon de stabilite a ete egalement etudie a travers le choix des differents parametres d'entree-sortie
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Bekhti, Mustapha. "Réseaux de capteurs : application à la poursuite des cibles mobiles." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCD092.
Анотація:
L’objet de cette thèse est l’étude et la mise en place de solutions pour des problèmes de poursuite de cibles mobiles en exploitant les réseaux sans fil. L’objectilf principal est le développement de solutions pour l’exploitation des petits drones dans des applications civiles. La sécurité de vol est un élément primordial. A l’instar des avions pilotés et en outre des capacités d'évitement de collision, l’identification, la localisation et le tracking des petits drones, sont des conditions sine qua non pour l'intégration de cette technologie dans l’espace aérien. Il faut donc pouvoir planifier des trajectoires pour les drones qui assurent d’une part une meilleur localisation, un meilleur tracking, et qui garantissent l'évitement d’obstacles et les collisions. Les pistes étudiées dans cette thèse sont des sujets d’actualités. Elles couvrent deux catégories principales de contributions : premièrement, la planification des trajectoires et le suivi des drones avec des missions de livraison de colis et de collecte de données, et deuxièmement, la détection d’intrusion dans une zone sensible par l’utilisation d’une flotte de drones. Les résultats montrent que l’intégration du segment drone aux réseaux terrestres sans fil présente une valeur ajoutée et pertinente et ouvre de nouvelles perspectives à l’utilisation de cette technologie dans le domaine civilFor decades Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are widely used in modern warfare for surveillance, reconnaissance, sensing, battle damage assessment and attacking. The benefits of UAVs include reduced cost and no warfighter risk. In fact UAVs use is increased by time,especially under the concept of the network centric operation environment and under the concept of revolution in military affairs. On the other hand, the UAVs technology which originates from military applications, arouse the interest of the civilian, and yet, the domestic use began with limited aerial patrols of the nation’s borders, disaster and law enforcement situation. Recently, these products have also been destined to the commercial market and have gained much attention. Although UAVs use is expanding, their level of automation, cooperation and integration in civil application is far from being efficient and the design principles of such cooperation, coordination and self-organization under an Ad-hoc networkof a multi-UAV still need intensive studies and remain an open research problem. In this thesis, the investigated tracks were drawn both from the literature review and from the news topics. Thus, they covered two main classes of contributions, first, path planning and tracking of drones with package delivery and data gathering missions, and second, intrusion detection in a sensitive area through the use of networked drones.The results show that the integration of the drone segment to the terrestrial wireless network presents a relevant added value and opens new perspectives to the use of this technology in the civilian realm
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Yan, Feng. "Homologie simpliciale et couverture radio dans un réseau de capteurs." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0049/document.
Анотація:
La théorie de l'homologie fournit des solutions nouvelles et efficaces pour régler le problème de trou de couverture dans les réseaux de capteurs sans fil. Ils sont basés sur deux objets combinatoires nommés complexe de Cech et complexe de Rips. Le complexe de Cech peut détecter l'intégralité des trous de couverture, mais il est très difficile à construire. Le complexe de Rips est facile à construire, mais il est imprécis dans certaines situations. Dans la première partie de cette thèse, nous choisissons la proportion de la surface de trous manqués par le complexe de Rips comme une mesure d'évaluer l'exactitude de la détection de trou de couverture basée sur l'homologie. Des expressions fermées pour les bornes inférieures et supérieures de la proportion sont dérivés. Les résultats de simulation sont bien compatibles avec les bornes inférieure et supérieure calculés analytiquement, avec des différences maximales de 0.5% et 3%. En outre, nous étendons l'analyse au cas de la sphère. Dans la deuxième partie, nous proposons d'abord un algorithme distribué basé sur les graphes pour détecter les trous non triangulaires. Cet algorithme présente une grande complexité. Nous proposons donc un autre algorithme distribué plus efficace basé sur l'homologie. Cet algorithme ne nécessite que des informations de 1- et 2-saut nœuds voisins et a la complexité O(n3) où n est le nombre maximum de nœuds voisins à 1 saut. Il peut détecter avec précision les cycles frontières d'environ 99% des trous de couverture dans environ 99% des casHomology theory provides new and powerful solutions to address the coverage hole problem in wireless sensor networks (WSNs). They are based on two combinatorial objects named Cech complex and Rips complex. Cech complex can fully characterize coverage properties of a WSN (existence and locations of holes), but it is very difficult to construct. Rips complex is easy to construct but it may miss some coverage holes. In the first part of this thesis, we choose the proportion of the area of holes missed by Rips complex as a metric to evaluate the accuracy of homology based coverage hole detection. Closed form expressions for lower and upper bounds of the proportion are derived. Simulation results are well consistent with the analytical lower and upper bounds, with maximum differences of 0.5% and 3%. In addition, we extend the analysis to the sphere case. In the second part, we first propose a graph based distributed algorithm to detect non-triangular holes. This algorithm exhibits high complexity. We thus propose another efficient homology based distributed algorithm. This algorithm only requires 1- and 2-hop neighbour nodes information and has the worst case complexity O(n3) where n is the maximum number of 1-hop neighbour nodes. It can accurately detect the boundary cycles of about 99% coverage holes in about 99% cases
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Castañeda, Nadir. "Géo-localisation et poursuite dans un réseau mobile." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004202.
Анотація:
Nous proposons et évaluons des méthodes de localisation et de poursuite des cibles non-coopératives en exploitant des mesures passives réalisées sur leurs émissions. L'étude comporte ainsi deux grandes parties : la première concerne la localisation aussi bien de stations de base que de stations mobiles dans des systèmes de communication sans fil, la seconde s'intéresse à la poursuite d'une ou plusieurs cibles évoluant sur un réseau routier en présence de fouillis d'échos (clutter). Ce travail s'inscrit à la fois dans le développement d'algorithmes novateurs d'inférence statistique pour la localisation et l'utilisation du filtrage particulaire dans des situations où les contraintes des routes sont incorporées dans le modèle d'évolution de la cible. Ces thématiques sont explorées avec le souci constant de développer une méthodologie qui tient compte aussi bien des erreurs dans les mesures que des a priori sur le déplacement de cibles (cas de la poursuite). Le résultat de cette recherche a permis l'éclosion d'algorithmes robustes dont certains
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Faye, Sébastien. "Contrôle et gestion du trafic routier urbain par un réseau de capteurs sans fil." Thesis, Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0061/document.
Анотація:
Les transports terrestres occupent une place majeure dans notre société, notamment en ville où les ralentissements aux heures de pointe peuvent avoir un impact notable sur l'organisation des activités, l'économie ou encore l'écologie. Les infrastructures routières sont généralement coordonnées par un centre de contrôle, responsable du maintien des équipements, de leurs réglages initiaux et de la gestion des incidents (matériels ou humains). Les nouvelles technologies de l'information et de la communication ont permis, en l'espace de quelques années, de mettre en œuvre des systèmes de transport intelligents. À l'aide de multiples points de mesures répartis sur le territoire, un opérateur peut dénombrer les usagers et en déduire la charge du réseau. Toutefois, centraliser les informations présente de nombreuses limites. Cette thèse vise à étudier l'emploi de systèmes distribués afin de mettre en œuvre des systèmes de transport intelligents grâce à un réseau de capteurs sans fil. Couplés à une unité de détection (p. ex., un magnétomètre), les capteurs communicants peuvent réagir au passage d'un véhicule en étant déployés, par exemple, sur les voies. Ils sont également capables de coopérer et de s'affranchir d'une entité centrale, rendant tout ou partie d'une zone urbaine totalement indépendante. D'autre part, ces réseaux peuvent fonctionner de manière autonome et tolèrent mieux les pannes, car aucun élément n'est indispensable au fonctionnement global du système. Enfin, les éléments de ces réseaux sont petits, peu coûteux, et communiquent en sans fil, ce qui leur permet d'être déployés et redéployés rapidement et de manière denseRoad traffic has a significant effect on metropolitan activities, especially during peak hours when it impacts on areas such as the economy and the environment. Road infrastructure is typically coordinated from a control centre that is responsible for maintaining not only its equipment but also their initial settings and incident management (both material and human). During the past few years, new technologies in the fields of information and communication have led to the introduction of intelligent transportation systems. Using multiple measurement points distributed across a country, an operator can count road users and calculate the network load. However, the centralization of information has a number of drawbacks. The aim of this thesis is to study the use of distributed systems in order to implement intelligent transportation systems via a wireless sensor network. Coupled to a detection unit (e.g., a magnetometer), the interconnected sensors can respond to the passage of a vehicle when deployed, for example, along the road. They can also work together without recourse to a central entity - rendering all or part of an urban area totally independent. Furthermore, these networks can operate autonomously and are less susceptible to breadown, because the overall running of the system is not affected by the failure of individual components. Finally, components are small and cheap, and they operate wirelessly, which means they can be deployed and redeployed both rapidly and densely
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Ingelrest, François. "Protocoles localisés de diffusion et économie d'énergie dans les réseaux ad hoc et de capteurs." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00113869.
Анотація:
Un réseau ad hoc sans fil est composé d'un ensemble décentralisé d'objets mobiles et auto-organisés. Un tel réseau ne repose sur aucune infrastructure, et est donc complètement autonome et dynamique. Selon ces hypothèses, tout ensemble d'objets équipés d'interfaces de communication adéquates peut spontanément former un tel réseau. Puisque des communications sans fil sont utilisées, seuls les objets suffisamment proches les uns des autres peuvent communiquer ensemble. Les communications de longue portée doivent donc être effectuées via un mécanisme multi-sauts : cela veut simplement dire que les objets intermédiaires doivent faire suivre les messages jusqu'au destinataire.Les réseaux de capteurs sont similaires aux réseaux ad hoc, car ils sont également décentralisés et autonomes. Un capteur est un petit appareil capable de surveiller son environnement. Des cas typiques d'utilisation peuvent être la surveillance de zones militaires (détection de mouvements) ou de forêts (détection d'incendie).
Parmi les problèmes communs à ces deux types de réseaux se trouve la diffusion. Dans une telle communication, un message est envoyé depuis un objet donné vers tous les autres du réseau. Les applications de ce processus sont nombreuses : découverte de routes, synchronisation... Comme les objets mobiles utilisent une batterie, il est nécessaire que la diffusion soit la plus économe possible d'un point de vue énergétique. Cela est généralement obtenu en réduisant la quantité de relais nécessaires, ou en limitant la puissance d'émission à chaque relais.
Le but de mon travail était d'étudier la diffusion dans les réseaux ad hoc et de capteurs, afin de mettre en lumière les caractéristiques et les défauts des mécanismes existants, puis d'en proposer de nouveaux, plus efficaces. Dans tous ces travaux, nous avons toujours voulu rester dans le domaine des solutions 'réalistes' : beaucoup des précédentes études utilisaient en effet des mécanismes centralisés, où une connaissance globale du réseau est nécessaire pour effectuer la diffusion. Nous nous sommes concentrés sur des solutions fiables et localisés, c'est-à-dire n'utilisant que des informations sur le voisinage de chaque noeud. Ce type de mécanisme permet également un passage à l'échelle simplifié, car la quantité d'informations nécessaire ne varie pas avec la taille du réseau. Nos études montrent de plus que ces solutions peuvent être aussi efficaces que les méthodes centralisées.
Puisque l'ajustement de portée est un mécanisme très important dans la conservation de l'énergie, nous avons proposé une méthode de diffusion originale, basée sur le concept de portée optimale de communication. Cette dernière est calculée de manière théorique grâce au modèle énergétique considéré, et représente le meilleur compromis entre l'énergie dépensée à chaque noeud et le nombre de relais nécessaires. Nous avons ainsi proposé deux protocoles différents basés sur ce concept, chacun étant plus spécifiquement adapté soit aux réseaux ad hoc (TR-LBOP), soit aux réseaux de capteurs (TR-DS).
Afin de réduire encore plus la consommation énergétique, nous avons étudié le fameux protocole centralisé nommé BIP. Son efficacité est due au fait qu'il considère la couverture obtenue par une seule émission omnidirectionnelle, au lieu de considérer chaque lien séparément. Nous avons proposé une solution localisée basée sur BIP, afin de construire incrémentalement une structure de diffusion. Nous avons montré de manière expérimentale que les résultats ainsi obtenus sont très proches de ceux fournis par BIP, notamment dans les réseaux de forte densité, tout en n'utilisant que des informations locales à chaque noeud.
Nous avons finalement considéré la suppression d'une hypothèse forte, largement répandue dans la communauté des réseaux ad hoc et de capteurs : l'utilisation d'un graphe du disque unitaire. Ce dernier définit la zone de communication d'un noeud comme étant un cercle parfait. Nous avons remplacé cette hypothèse par une autre plus réaliste afin d'en étudier les conséquences sur un protocole connu, le protocole de diffusion par relais multipoints (MPR). Nous avons montré que ce dernier ne fournit plus de résultats suffisants dans un tel environnement. Nous avons également proposé quelques modifications afin d'obtenir à nouveau de bons résultats.
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Bettahar, Fehd. "Conception et prototypage d'un système complet pour la surveillance du grain dans les silos de stockage." Thesis, Toulouse 2, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU20027/document.
Анотація:
Cette thèse traite des nouvelles technologies de surveillance appliquées au stockage des grains en silos. Les céréales représentent depuis les premiers regroupements sédentaires l’aliment principal pour l’Homme comme pour le bétail. Les récoltes sont saisonnières et leur stockage est donc une nécessité vitale pour une population mondiale qui compte actuellement 7,2 Mds d'habitants et qui en comptera 9 Mds en 2050. Dans cette problématique autour de la surveillance des silos, les insectes représentent les premiers ravageurs de grain après récolte, ce qui entraîne des pertes considérables pouvant atteindre dans certains cas jusqu’à 10% de la production. Plusieurs techniques et méthodes ont été développées et mises en pratique afin de faire face au danger que représentent ces ravageurs. La méthode la plus répandue est l’utilisation des insecticides chimiques de synthèse dont la dangerosité, impactant tant sur la santé humaine que sur l'environnement, est plus qu'évidente. Ce travail de thèse s'inscrit dans un programme coopératif, nommé ECOSILO, dont l'objectif majeur est de concevoir et de prototyper des solutions alternatives écologiques à l'utilisation systématique et massive de produits insecticides. Il s'agit donc d'une démarche largement pluridisciplinaire dans laquelle nous avons eu en charge d'imaginer un système complet de surveillance : détection au plus tôt des infestations et commande automatique de la diffusion d'attractifs puis d'insecticides. Notre proposition est fondée sur une logique de protection intégrée et privilégie la prévention et la détection précoce d'éventuelles infestations, ce afin de préserver les stocks et d'éviter d'atteindre un stade de perte économique trop élevé. Son originalité fondamentale réside dans la proposition d'un modèle prédictif du développement de l'infestation qui consiste à coupler un modèle thermique du silo avec un modèle biologique décrivant la croissance des insectes. Il est ainsi possible, avec l'appui de données complémentaires météorologiques, d'anticiper le développement des insectes et de lancer des alarmes préventives. Cette solution est accompagnée de développements électroniques et informatiques plus spécifiques de la surveillance continue des silos : un système de détection à l'entrée des silos ; une surveillance sur la partie haute du tas de grain la plus chaude ; une surveillance du tas de grains dans toute sa hauteur. Ces développements mettent en œuvre des modes de détections multiples (température, humidité, sonde acoustique, CO2). Toutes ces contributions techniques sont intégrées sous la forme d'un système complet de surveillance équipé d'une interface utilisateurs qui répond aux exigences du projet global ECOSILO. Les vérifications fonctionnelles ont été réalisées en laboratoire et sur site réel. Nous concluons sur les perspectives ouvertes par ce travailThis thesis deals with new monitoring technologies applied to grain storage in silos. Since the first sedentary groups, cereals have been accounted as the main food for humans, as well as for livestock. The crops are seasonal and storage is a vital necessity for the world population, which currently has 7.2 billion inhabitants and will reach 9 billion in 2050. In this problematic around monitoring of silos, insects represent the first grain postharvest pest, causing considerable losses in some cases up to 10% of the production. Several techniques and methods have been developed and implemented in order to face the danger of these pests. The most common method is the use of synthetic chemical insecticides, which have an obvious negative effect on both, human health and the environment. This work is part of a cooperative program named ECOSILO, whose main objective is to design and create prototype ecological alternatives to the systematic and massive use of insecticides. This is therefore a largely multidisciplinary approach, in which we were in charge to conceptualize a comprehensive monitoring system to detect infestations early and automatically control of the attractive and insecticides spreading. Our proposal is based on logic of IPM and focuses on the prevention and early detection of possible infestations, in order to preserve stocks and to avoid reaching high level of economic loss. Its fundamental originality lies in the proposition of a predictive model of the development of the infestation, which consists of coupling a thermal model of the silo with a biological model describing insect growth. Thus, it is possible, with additional weather data support, to anticipate the development of insects and initiate preventive alarms. This solution is accompanied by more specific electronic and computer monitoring developments in silos: a detection system at the entrance of silos; a supervision of the top of the heap of grain which is the hottest; Monitoring of the heap of grain in its entire height. These developments are implementing multiple detection modes (temperature, humidity, acoustic probe, CO2). All these technical contributions are incorporated in the form of a comprehensive monitoring system with a user interface that meets the requirements of the overall project ECOSILO. The functional checks have been performed in laboratory and actual site. We conclude on the perspectives opened by this work
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El, Homsi Salim. "Etude et proposition de méthodes et d'outils pour un système de communication de capteurs/actionneurs sans fil répartis basé sur la technologie Bluetooth." Toulouse 2, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU20097.
Анотація:
Réduire le délai de la communication sans fil pour un système asservi de capteurs/actionneurs devient une nécessité. Nos travaux proposent des méthodes, des outils et une métrologie pour évaluer les performances temporelles des liens Bluetooth. En développant un circuit de transcodage numérique logarithmique spécifique, nous adaptons l'usage de l'interface PCM Bluetooth et de ses liens synchrones dédiés initialement à la voix. Ainsi, les données numériques des transducteurs, à fortes contraintes temporelles, peuvent traverser un minimum de couches protocolaires assurant des délais de transmission courts et bornés. L'architecture originale proposée permet de couvrir une large variété de transducteurs communicants. Enfin, nous proposons une solution étendue à sauts de fréquences déterministes et alternés distribuant les données sur plusieurs transmetteurs. Cette solution offre des perspectives d'architectures de transducteurs communicants sans fil à latence minimale et à plus haut débitNowdays, reducing wireless communication time delay of feedback sensor/actuator system becomes necessary. Our work offers methods, tools and a metrology to assess temporal performances of the Bluetooth links. By developing a specific logarithmic trancoding digital circuit, we fit the use of Bluetooth PCM interface and its synchronous links, initially dedicated to transmitting voice. Thus, the transducer digital data, under strong temporal constraints, can flow through a minimum of protocolar layers ensuring short and limited transmission delay. The original proposed architecture allows to cover a broad variety of communicating transducers. Finally, we propose an extended solution using alternated deterministic frequency hopping where the data are distributed on several transmitters. This scheme affords architectural prospectives of wireless communicating transducers with minimal latency and higher flow
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Madi, Ghadir. "Optimisation d'un réseau de capteurs par techniques MIMO coopératives." Poitiers, 2012. http://theses.univ-poitiers.fr/25302/2012-Madi-Ghadir-These.pdf.
Анотація:
Dans les réseaux de capteurs, la réduction de la consommation d'énergie représente une contrainte très forte. L'enjeu de cette thèse est d'étudier l'application des nouvelles techniques MIMO dans le contexte de coopération pour les réseaux de capteurs afin de réduire la consommation d'énergie. Ces techniques sont basées sur les précodeurs max-dmin et P-OSM qui nécessitent la connaissance du canal à l'émission (Channel State Information ou CSI). Afin de rendre l'utilisation de la CSI réaliste, nous avons quantifié l'information de retour de ces précodeurs avec comme objectif de réduire l'information envoyée vers l'émetteur. Nous avons exploité certaines techniques de la littérature et proposé d'autres pour effectuer cette quantification. Plusieurs schémas coopératifs sont alors proposés pour la mise en place des précodeurs max-dmin et P-OSM avec un canal de retour quantifié. Les performances des systèmes proposés en termes de consommation d'énergie sont évaluées en les comparant avec le système coopératif de la littérature basé sur des codes spatio-temporels et en présence d'une erreur de synchronisation entre les capteurs. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'application des réseaux de capteurs dans les postes électriques haute tension (HT) dans le contexte du Smart-Grid. L'objectif est d'évaluer les performances des systèmes proposés en présence de bruit impulsionnel et dans un environnement réel d'un poste HT ay Québec. En utilisant une série de mesures de ce bruit effectuée par l'Ecole de technologie supérieure de Montréal, nous déterminons un modèle statistique du bruit impulsionnel. Nous proposons une extension de ce modèle afin d'utiliser des systèmes multi-antennairesWireless sensor networks (WSN) have a wide range of applications in various fields and consist of a large number of low-cost, low-power distributed sensors. Energy efficiency of sensors is the most critical issue in the system design of the network. The aim of this thesis is to study the application of recent MIMO techniques in the context of cooperative MIMO forWSN in order to reduce energy consumption. These techniques are based on the max−dmin and P-OSM precoders which require the knowledge of the channel state information (CSI) at transmitter. To make the use of the CSI realistic in WSN, we quantized these two precoders. The idea is to reduce the information sent on the feedback channel while still having a good performance of the precoders. We used some techniques from the literature and proposed others to perform this quantization. We then proposed various energy-efficient cooperative schemes that allow the implementation of max−dmin and P-OSM precoders with a quantized feedback channel. Performances of the proposed schemes in terms of energy consumption and transmission delay are evaluated and analyzed by comparing them with the space-time block codes (STBC) based cooperative scheme used in literature. Results show that our proposed systems provide more energy savings than the STBC one even in the presence of synchronization errors between the sensors. We are further interested in the application of sensor networks in high-voltage substations in the context of the Smart Grid. The objective is to evaluate the performance of proposed cooperative systems in the presence of impulsive noise and in a real environment of high-voltage substation in Quebec. By using measured data of impulsive noise obtained from the Ecole de Technologie Supérieure of Montreal, we determined a statistical model of the impulsive noise. In order to use the multi-antenna system, we propose an extension of this model
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Li, Wenjie. "Collecte et estimation robustes d’information dans un réseau de capteurs sans fils." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS461/document.
Анотація:
Les réseaux de capteurs sans fils (RCSFs) suscitent un intérêt croissant depuis une vingtaine d'années. La première partie de cette thèse est consacré à l'étude de l'efficacité de compression de données corrélées provenant d'un RCSF et acheminées vers un point de collecte à l'aide du codage réseau linéaire aléatoire. Les conditions nécessaires et suffisantes sont obtenues pour récupérer parfaitement les données que les capteurs mesurent. Puis on considère les nœuds dans un RCSF collaborant afin d'exécuter une tâche donnée (acquisition, détection...), pour laquelle chaque nœud a potentiellement un niveau d'expertise différent. La seconde partie de cette thèse est dédiée à la conception et à l'analyse d'algorithmes d'auto-évaluation distribués (AED), qui permettent à chaque nœud d'auto-évaluer son niveau d’expert. Trois types de problèmes sont considérés: i) la détection distribuée des nœuds défaillants (DDD), qui permet d'identifier les nœuds équipés de capteurs défectueux dans un RCSF; ii) la DDD dans un réseau tolérant aux déconnections (RTD) dont la topologie est dynamique et le degré de connectivité très faible; iii) la AED avec interactions pair à pair. Les résultats théoriques sont utiles pour configurer les paramètres des algorithmesWireless sensor networks (WSNs) have attracted much interests in the last decade. The first part of this thesis considers sparse random linear network coding is for data gathering and compression in WSNs. An information-theoretic approach is applied to demonstrate the necessary and sufficient conditions to realize the asymptotically perfect reconstruction under MAP estimation. The second part of the thesis concerns the distributed self-rating (DSR) problem, for WSNs with nodes that have different ability of performing some task (sensing, detection...). The main assumption is that each node does not know and needs to estimate its ability. Depending on the number of ability levels and the communication conditions, three sub-problems have been addressed: i) distributed faulty node detection (DFD) to identify the nodes equipped with defective sensors in dense WSNs; ii) DFD in delay tolerant networks (DTNs) with sparse and intermittent connectivity; iii) DSR using pairwise comparison. Distributed algorithms have been proposed and analyzed. Theoretical results assess the effectiveness of the proposed solution and give guidelines in the design of the algorithm
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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.
Анотація:
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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Bouchez, Jean-Luc. "Capteur d'effort triaxial intelligent à transmission optique : Application à la préhension et au prépositionnement." Nancy 1, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10007.
Анотація:
Le capteur d'effort bien calibré en début de chaîne de production, et une gestion du flux d'informations permettent d'améliorer la productivité et la qualité. La transmission d'informations s'effectue par fibres optiques
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Hamdan, Dima. "Détection et diagnostic des fautes dans des systèmes à base de réseaux de capteurs sans fils." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00953241.
Анотація:
Les pannes sont la règle et non l'exception dans les réseaux de capteurs sans fil. Un nœud capteur est fragile et il peut échouer en raison de l'épuisement de la batterie ou de la destruction par un événement externe. En outre, le nœud peut capter et transmettre des valeurs incorrectes en raison de l'influence de l'environnement sur son fonctionnement. Les liens sont également vulnérables et leur panne peut provoquer un partitionnement du réseau et un changement dans la topologie du réseau, ce qui conduit à une perte ou à un retard des données. Dans le cas où les nœuds sont portés par des objets mobiles, ils peuvent être mis hors de portée de la communication. Les réseaux de capteurs sont également sujets à des attaques malveillantes, telles que le déni de service, l'injection de paquets défectueux, entraînant un comportement inattendu du système et ainsi de suite. En plus de ces défaillances prédéfinies (c'est-à-dire avec des types et symptômes connus), les réseaux de capteurs présentent aussi des défaillances silencieuses qui ne sont pas connues à l'avance, et qui sont très liées au système. En revanche, les applications de RCSF, en particulier les applications de sécurité critiques, telles que la détection d'incendie ou les systèmes d'alarme, nécessitent un fonctionnement continu et fiable du système. Cependant, la garantie d'un fonctionnement correct d'un système pendant l'exécution est une tâche difficile. Cela est dû aux nombreux types de pannes que l'on peut rencontrer dans un tel système vulnérable et non fiable. Une approche holistique de la gestion des fautes qui aborde tous les types de fautes n'existe pas. En effet, les travaux existants se focalisent sur certains états d'incohérence du système. La raison en est simple : la consommation d'énergie augmente en fonction du nombre d'éléments à surveiller, de la quantité d'informations à collecter et parfois à échanger. Dans cette thèse, nous proposons un "Framework " global pour la gestion des fautes dans un réseau de capteurs. Ce framework, appelé " IFTF ", fournit une vision complète de l'état du système avec la possibilité de diagnostiquer des phénomènes anormaux. IFTF détecte les anomalies au niveau des données, diagnostique les défaillances de réseau, détecte les défaillances d'applications, et identifie les zones affectées du réseau. Ces objectifs sont atteints grâce à la combinaison efficace d'un service de diagnostic réseau (surveillance au niveau des composants), un service de test d'applications (surveillance au niveau du système) et un système de validation des données. Les deux premiers services résident sur chaque nœud du réseau et le système de validation des données réside sur chaque chef de groupe. Grâce à IFTF, les opérations de maintenance et de reconfiguration seront plus efficaces, menant à un système WSN (Wireless Sensor Network) plus fiable. Du point de vue conception, IFTF fournit de nombreux paramètres ajustables qui le rendent approprié aux divers types d'applications. Les résultats de simulation montrent que la solution présentée est efficace en termes de coût mémoire et d'énergie. En effet, le système de validation des données n'induit pas un surcoût de communication. De plus, le fonctionnement des deux services test et diagnostic augmente la consommation d'énergie de 4% en moyenne, par rapport au fonctionnement du service de diagnostic uniquement.
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Chouikhi, Samira. "Tolérance aux pannes dans un réseau de capteurs sans fil multi-canal." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1031/document.
Анотація:
Le développement dans les micros systèmes électromécaniques (MEMS) combiné avec l'émergence des nouvelles technologies de l'information et de la communication a permis l'intégration des fonctionnalités de collecte, de traitement et de transmission des données dans un seul dispositif minuscule qui est le capteur sans fil. En voie de conséquence, les réseaux composés de ces capteurs offrent aujourd'hui une pléiade d'avantages par rapport aux réseaux traditionnels notamment en termes de simplicité et de coût de déploiement. Ceci a conduit au développement d'une gamme très variée d'applications des réseaux de capteurs sans fil dans les domaines de la santé, de l'environnement, de l'industrie, des infrastructures, des activités spatiales, ou encore des activités militaires et dans plusieurs autres domaines. Cependant, de nouveaux défis surgissent des caractéristiques particulières de ces réseaux. En réalité, de nombreuses applications de ces réseaux sont critiques et exigent qu'un fonctionnement correct du réseau soit maintenu le plus longtemps possible. Par contre, les environnements dans lesquels ces réseaux sont déployés rendent la mission de maintien en condition correcte de ces réseaux très compliquée et même parfois impossible ; d'où la nécessité d'intégrer des mécanismes d'auto-correction qui visent à surmonter les problèmes qui puissent surgir dans le réseau sans intervention humaine. Dans ce contexte, nous avons, dans cette thèse, concentré notre étude sur les techniques et les mécanismes mis en œuvre pour améliorer la propriété de tolérance aux pannes dans les réseaux de capteurs sans fil. Tout d'abord, nous avons proposé des approches centralisées et distribuées pour l'auto-rétablissement de la connectivité et la réallocation des canaux dans un contexte de réseaux de capteurs sans fil reposant sur des communications multi-canal après la panne d'un nœud critique. Après la formulation du problème sous la forme d'un problème d'optimisation multi-objectif, nous avons proposé des algorithmes basés sur des heuristiques de coloration de graphes et d'arbre de Steiner, très connus dans la théorie de graphes pour la résolution de ce type de problèmes. Dans une deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié un cas d'application particulier, l'agriculture de précision, et avons proposé une solution distribuée pour le rétablissement du fonctionnement du réseau de capteurs sans filThe development in Micro Electro-Mechanic Systems (MEMS) combined with the emergence of new information and communication technologies allowed the integration of the data sensing, processing and transmission in a single tiny device which is the wireless sensor. Consequently, the networks formed by these sensors offer a lot advantages compared with the traditional networks, in particular in terms of the deployment simplicity and cost. This led to the development of a wide range of Wireless Sensor Networks' applications in the domains of health, environment, industry, infrastructures, spatial activities, or even military activities and in many other domains. However, new challenges appear from the particular characteristics of these networks. In fact, many applications of this type of networks are critical and require that the correct functioning of the network is maintained as long as possible. However, the environments in which these networks are deployed return the mission of network maintenance very complicated or even impossible; hence, the necessity of integrating mechanisms of self-correction which aim to overcome the appeared problems without a human intervention. In this context, we focused our study on the techniques and mechanisms implemented to improve the property of fault tolerance in the wireless sensor networks. First, we proposed centralized and distributed approaches for the connectivity restoration and the channel reallocation in a multi-channel communication context after the failure of a critical node. After the formulation of the problem as a multi-objective optimization problem, we proposed some algorithms based on the heuristics of graphs coloring and Steiner tree, very known in the graph theory to solve this type of problems. In a second part in this thesis, we studied a particular application case, precision agriculture, and we proposed a distributed solution for the failure recovery in wireless sensor networks
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Zhou, Hai-ying. "Réseau de capteurs sans fil dédié à la détection et au diagnostic d'arytmie cardiaque en temps réel, en continu et à distance." Clermont-Ferrand 2, 2004. http://www.theses.fr/2004CLF22539.
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Champ, Julien. "Communication et Localisation dans les réseaux de capteurs sans-fil." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20133.
Анотація:
Les progrès réalisés ces dernières années dans les domaines des télécommunications et de la miniaturisation rendent aujourd'hui possible le déploiement à un faible coût d'objets communicants autonomes, dans le but de collecter des données environnementale, ou de réagir lors de l'apparition d'événements spécifiques. L'apparition de ces nouveaux réseaux ad hoc rend alors nécessaire la proposition de protocoles adaptés aux contraintes des objets considérés, et des applications désirées. Durant cette thèse, l'objectif consistait à contribuer au domaine des réseaux de capteurs en proposant des solutions pour quelques unes des problématiques les plus importantes. Dans une première partie, dédiée aux problèmes de communication, nous étudions et proposons dans un premier temps un nouveau mécanisme de routage géographique économe en énergie qui s'affranchit de l'échange périodique de messages HELLO, nécessaires à la découverte du voisinage de chaque capteur. Nous décrivons ensuite une solution prenant en compte les éventuelles erreurs de localisation des capteurs. Nous nous sommes également intéressés à la proposition d'une stratégie de diffusion de messages depuis le point de collecte, qui cherche à la fois à minimiser les dépenses d'énergie dans le réseau, tout en les répartissant entre les différentes entités, dans le but d'accroître la durée de vie globale du réseau. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons considéré le problème de la localisation dans les réseaux sans fil multisaut. Après une étude des différentes solutions existantes dans la littérature, nous proposons une nouvelle famille de méthodes de localisation, particulièrement adaptées aux réseaux de capteurs sans fil. Nous décrivons sa capacité à passer à l'échelle, et grâce à de nombreuses simulations nous montrons la précision des résultats obtenus par notre méthode en matière de localisation , et ce, même dans des topologies complexes ou en présence de fortes erreurs de mesureRecent advancements in the fields of telecommunications and miniaturization make it possible to deploy for a reasonnable cost, autonomous communicating objects in order to collect environmental data, or to respond when a given event appears in the deployment area. Due to the emergence of these new kind of ad hoc networks, it is needed to design various new protocols, adapted to the constraints of considered objects and to the specific needs of targeted applications.During this thesis, the objective was to contribute to the field of wireless sensor networks by proposing solutions for some of the most important issues. In the first part of this document, dedicated to communication problems, we study and propose a new energy efficient geographical routing mechanism which overcomes the periodic exchange of HELLO messages, often required to determine sensors neighborhood. We also extend this method when considering the presence of location errors of sensors. Next, we have studied a strategy to enhance the lifetime of the network when periodic queries must be sent from the base station to the whole network, by adapting an efficient localized broadcast algorithm, in order to balance energy consumption between nodes. Additionally we have shown that it is not necessary to recompute the broadcast trees for each query to obtain a good lifetime.In the second part of this document, we considered the localization problem in wireless multihop networks. After a study of some of the most interesting solutions in the litterature, we propose a new family of localization methods which are well suited for wireless sensor networks, using 2-hop information and force-based algorithms. Through extensive simulations we show the scalabity of our method, and its ability to obtain accurate results, even when considering complex topologies or the presence of large measurement errors
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Billet, Benjamin. "Système de gestion de flux pour l'Internet des objets intelligents." Thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2015. http://www.theses.fr/2015VERS012V/document.
Анотація:
L'Internet des objets (ou IdO) se traduit à l'heure actuelle par l'accroissement du nombre d'objets connectés, c'est-à-dire d'appareils possédant une identité propre et des capacités de calcul et de communication de plus en plus sophistiquées : téléphones, montres, appareils ménagers, etc. Ces objets embarquent un nombre grandissant de capteurs et d'actionneurs leur permettant de mesurer l'environnement et d'agir sur celui-ci, faisant ainsi le lien entre le monde physique et le monde virtuel. Spécifiquement, l'Internet des objets pose plusieurs problèmes, notamment du fait de sa très grande échelle, de sa nature dynamique et de l'hétérogénéité des données et des systèmes qui le composent (appareils puissants/peu puissants, fixes/mobiles, batteries/alimentations continues, etc.). Ces caractéristiques nécessitent des outils et des méthodes idoines pour la réalisation d'applications capables (i) d'extraire des informations utiles depuis les nombreuses sources de données disponibles et (ii) d'interagir aussi bien avec l'environnement, au moyen des actionneurs, qu'avec les utilisateurs, au moyen d'interfaces dédiées. Dans cette optique, nous défendons la thèse suivante : en raison de la nature continue des données (mesures physiques, évènements, etc.) et leur volume, il est important de considérer (i) les flux comme modèle de données de référence de l'Internet des objets et (ii) le traitement continu comme modèle de calcul privilégié pour transformer ces flux. En outre, étant donné les préoccupations croissantes relatives à la consommation énergétique et au respect de la vie privée, il est préférable de laisser les objets agir au plus près des utilisateurs, si possible de manière autonome, au lieu de déléguer systématiquement l'ensemble des tâches à de grandes entités extérieures telles que le cloud. À cette fin, notre principale contribution porte sur la réalisation d'un système distribué de gestion de flux de données pour l'Internet des objets. Nous réexaminons notamment deux aspects clés du génie logiciel et des systèmes distribués : les architectures de services et le déploiement. Ainsi, nous apportons des solutions (i) pour l'accès aux flux de données sous la forme de services et (ii) pour le déploiement automatique des traitements continus en fonction des caractéristiques des appareils. Ces travaux sont concrétisés sous la forme d'un intergiciel, Dioptase, spécifiquement conçu pour être exécuté directement sur les objets et les transformer en fournisseurs génériques de services de calcul et de stockage.Pour valider nos travaux et montrer la faisabilité de notre approche, nous introduisons un prototype de Dioptase dont nous évaluons les performances en pratique. De plus, nous montrons que Dioptase est une solution viable, capable de s'interfacer avec les systèmes antérieurs de capteurs et d'actionneurs déjà déployés dans l'environnementThe Internet of Things (IoT) is currently characterized by an ever-growing number of networked Things, i.e., devices which have their own identity together with advanced computation and networking capabilities: smartphones, smart watches, smart home appliances, etc. In addition, these Things are being equipped with more and more sensors and actuators that enable them to sense and act on their environment, enabling the physical world to be linked with the virtual world. Specifically, the IoT raises many challenges related to its very large scale and high dynamicity, as well as the great heterogeneity of the data and systems involved (e.g., powerful versus resource-constrained devices, mobile versus fixed devices, continuously-powered versus battery-powered devices, etc.). These challenges require new systems and techniques for developing applications that are able to (i) collect data from the numerous data sources of the IoT and (ii) interact both with the environment using the actuators, and with the users using dedicated GUIs. To this end, we defend the following thesis: given the huge volume of data continuously being produced by sensors (measurements and events), we must consider (i) data streams as the reference data model for the IoT and (ii) continuous processing as the reference computation model for processing these data streams. Moreover, knowing that privacy preservation and energy consumption are increasingly critical concerns, we claim that all the Things should be autonomous and work together in restricted areas as close as possible to the users rather than systematically shifting the computation logic into powerful servers or into the cloud. For this purpose, our main contribution can be summarized as designing and developing a distributed data stream management system for the IoT. In this context, we revisit two fundamental aspects of software engineering and distributed systems: service-oriented architecture and task deployment. We address the problems of (i) accessing data streams through services and (ii) deploying continuous processing tasks automatically, according to the characteristics of both tasks and devices. This research work lead to the development of a middleware layer called Dioptase, designed to run on the Things and abstract them as generic devices that can be dynamically assigned communication, storage and computation tasks according to their available resources. In order to validate the feasability and the relevance of our work, we implemented a prototype of Dioptase and evaluated its performance. In addition, we show that Dioptase is a realistic solution which can work in cooperation with legacy sensor and actuator networks currently deployed in the environment
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Kemayo, Georges Arnaud. "Evaluation et validation des systèmes distribués avioniques." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2014. http://www.theses.fr/2014ESMA0010/document.
Анотація:
Les systèmes avioniques sont soumis à de fortes contraintes de criticité et de temps réel. Pour certifier de telssystèmes, il est nécessaire de calculer une borne supérieure du délai de bout en bout de chaque message transmisdans le réseau. Cette thèse se focalise principalement sur l'étude des systèmes avioniques civils utilisant le réseauAFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet), qui a été par exemple introduit dans l'architecture de l'AirbusA380.Dans ce contexte, nous nous sommes focalisés sur le calcul des délais de bout en bout des messages circulant dansle réseau. Parmi les méthodes existantes, nous nous sommes intéressés à la méthode des trajectoires proposéedans la littérature. Cette méthode permet de calculer des bornes supérieures du temps de traversée des messagesdans les noeuds d'un réseau AFDX. Notre première contribution a été de démontrer que cette méthode peutcalculer des délais bout en bout optimistes. Cette méthode ne peut donc pas sans modification être utilisée pourvalider les délais de bout en bout des messages transmis dans l'AFDX. Malgré l'identification des problèmes ausein de la méthode des trajectoires, il ne nous apparaît pas simple d'apporter une correction aux problèmes misen évidence. Dans un deuxième temps, nous avons proposé une nouvelle approche pour calculer ces délais quirepose sur la caractérisation pire cas du trafic que peut rencontrer un paquet, sur chaque noeudAvionics systems are subject to hard real-time constrainst and criticality. To certify these systems, it is neccessaryto compute the upper bound of the end-to-end delay of each message transmitted in the network. In this thesis,we mainly focus on civils avionics systems that use AFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet) networkand that has been introduced in the Airbus A380 architecture.In this context, we focus in the computation of the end-to-end delays of messages crossing the network. Amongthe existing methods, we interested in the trajectory approach precedently proposed by researchers. The goal ofthis method is to compute end-to-end delay upper bounds of messages in the nodes of AFDX network. As a firstcontribution, we prove that the end-to-end delays computed by this method can be optimistic. This means thatwithout any modification, it cannot be used to validate transmission end-to-end delays for the AFDX. Despitethe identification of these optimistic problems in the trajectory approach, a solution to remove them seems notto be simple from our point of view. Hence, as a second contribution, we propose a new approach to computethese delays based on the characterization of the worst-case traffic encountered by a packet on each crossednode
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Renault, Xavier. "Mise en oeuvre de notations standardisées, formelles et semi-formelles dans un processus de développement de systèmes embarqués temps-réel répartis." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00577646.
Анотація:
Dans une démarche classique d'ingénierie dirigée par les modèles (IDM), l'ingénieur modélise son système à l'aide d'une notation semi-formelle, le valide puis l'implante. L'étape de validation, basée sur ces modèles, est particulièrement cruciale pour les systèmes temps-réel répartis et embarqués (TR2E), afin de s'assurer de leur respect d'invariants de sécurité, ou de leur bon fonctionnement logique ou temporel. Cependant, une démarche IDM n'est pas suffisante car elle n'indique pas comment utiliser les modèles pour faire des analyses. Quels modèles (ou vues) utiliser ? Pour analyser quel type de propriétés ? Ainsi, il est nécessaire d'adopter une démarche d'Ingénierie dirigée par les Vérifications et les Validations (IDV2) : les modèles créés sont ceux qui sont utiles pour s'assurer que le système est correctement construit (vérification), et qu'il satisfait un ensemble de propriétés spécifiées en amont dans le processus de développement (validation). Cette thèse propose un processus de développement, de validation et de vérification basé sur des notations formelles, et dédié aux applications temps-réel réparties embarquées. Nous nous appuyons sur une notation pivot standard pour appliquer cette démarche IDV2 : le langage AADL (Architecture Analysis and Design Language) permet à l'ingénieur de spécifier son application TR2E depuis son architecture matérielle jusqu'à son déploiement logiciel. Il repose sur l'existence d'un exécutif ayant certaines propriétés et proposant différents services. Ce processus prend en compte les aspects comportementaux de l'application ainsi que les aspects architecturaux de l'exécutif. Il repose sur des notations standardisées, permettant de faire face aux problèmes d'interopérabilités des outils mis en oeuvre. Pour l'applicatif, des propriétés comme l'absence d'interblocage, l'utilisation et le dimensionnement de ressources ou encore l'ordonnancement du système sont validées. Pour l'exécutif, le fait que l'architecture de celui-ci et les services proposés sont en adéquation avec les propriétés évoquées lors de sa configuration est vérifié. Notre démarche permet d'obtenir des retours aussi bien à propos de l'applicatif que de l'exécutif, et permet de corriger ou modifier les modèles dans un processus de développement itératif. Au cours de notre démarche, nous exploitons et transformons les spécifications AADL vers différentes notations standardisées : les réseaux de Petri pour la validation de l'applicatif, la notation Z pour la vérification de l'exécutif utilisé, PolyORB.
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Cabani, Adnane. "Réseaux pair-à-pair et simulation distribuéeApplication à la simulation multiagent." Phd thesis, INSA de Rouen, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00298519.
Анотація:
Mes travaux de recherche s'intéressent à la simulation distribuée et aux possibilités offertes par le paradigme pair-à-pair. Le modèle pair-à-pair est généralement asymétrique. Il est constitué de réseaux de machines totalement hétérogènes avec des configurations matérielles et des débits de connexion très variables. Les nœuds constituant un tel réseau sont hautement dynamiques et organisés de manière totalement décentralisée.Une étude comparative entre les deux paradigmes grille de calcul et pair-à-pair est présentée. Elle révèle que la taxonomie des systèmes de l'informatique répartie est simpliste et sommaire. Nous en présentons une autre plus raffinée. Elle prend en compte de nouveaux paramètres pouvant aider l'utilisateur à faire un choix entre les grilles de calculs et le modèle pair-à-pair.
Ces nouveaux paramètres sont pris en compte dans le développement de la plate-forme PHAC (P2P-based Highly Available Computing Framework) présentée dans ce mémoire. Il s'agit d'un environnement de programmation de haut niveau qui permet de construire un réseau pair-à-pair hautement disponible et adapté aux besoins de l'utilisateur. La plate-forme tient compte des spécificités des réseaux pair-à-pair telles que la volatilité et l'hétérogénéité des pairs. La robustesse du réseau est étudiée selon une voie expérimentale. Les résultats montrent que le réseau est suffisamment robuste pour distribuer des simulations de manière transparente.
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Barrau, Florian. "Etude d'une solution de localisation dans un réseau de capteurs sans fils." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4767.
Анотація:
Le repérage (localisation topologique) des capteurs dans un réseau sans fil ouvre la porte à de nombreuses applications. Les techniques actuelles basées sur la puissance du signal reçu restent peu fiable compte-tenu de la stabilité des mesures dans le circuit. Des techniques plus précises inspirées des radars ont été proposées mais cela nécessite un type de radio adaptée qui s'avère trop couteuse, autant en termes d'implémentation qu'en termes de consommation électrique. Cependant, une des difficultés majeure de l'adaptation de ces techniques de localisation aux réseaux de capteurs sans fil reste leur inadéquation avec leur faible coût de réalisation et la faible consommation électrique requise pour ces dispositifs autonomes. En particulier, les étages radio et de génération d'horloge des modems ZigBee introduisent une grande incertitude sur la fiabilité des mesures. Les algorithmes digitaux très complexes demandent à être tout particulièrement étudiés et améliorés afin de ne pas dépasser un budget de consommation extrêmement réduit tout en tentant d'atteindre une complexité d'implémentation aussi faible que possible.Les travaux de cette thèse se concentrent sur 2 principaux objectifs: l'élaboration d'un circuit digital étant capable de calculer de temps d'arrivée en temps réel, et l'élaboration de prototypes permettant le positionnement d'un noeud. La principale contrainte, est l'utilisation d'un seul canal ZigBee de la norme 802.15.4. Ce travail a permi d'appréhender les problèmes liés à la mesure de distance et envisager l'adaptation de ces techniques aux contraintes spécifiques des réseaux de capteurs sans fil et du type de radio utiliséeTracking sensors in a wireless network leads to many applications. However, current techniques based on the received signal strength are unreliable given the stability of measurements. More accurate techniques inspired from radars have been proposed but they require an expensive radio. However, one of the most difficult aspects regarding the localization in a wireless sensor network remains their inadequacy with their low-cost and low-power characteristics. For example, clock generation of ZigBee modems introduce strong uncertainties regarding the reliability of measurements. Demanding digital algorithms must be carefully studied and improved in order not to exceed requirements defined by industrials. In other words, the purpose is to design an implementation as cheap as possible while keeping a minimum accuracy. The work of this thesis focuses on two main objectives: the development of a digital circuit capable of calculating time of arrivals, and the development of prototypes for a future positioning feature. The main constraint is the use of a single channel from the ZigBee 802.15.4 standard. This work enabled to understand issues regarding the distance measurements and adapt them given wireless sensor network constraints
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Audeoud, Henry-Joseph. "Routage efficace et garanti dans les réseaux de capteurs sans fil." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAM055.
Анотація:
Les réseaux de capteurs sans fil qui nous occupent dans cette thèse sont un ensemble d’appareils connectés les uns aux autres par des technologies bas débit et faible consommation. Leur rôle est de prendre des mesures sur l’environnement physique qui les entoure (suivis météoclimatiques, contrôles d’installationsindustrielles, relevés de l’état des réseaux de distributions, surveillance topographique. . . ). Ces mesuresdoivent ensuite être collectées vers l’extérieur du réseau. Comme les capteurs ont une courte portée decommunication radio, les transmissions sont faites en multisaut, les capteurs proches de la destinationrelayant l’information émise par ceux qui en sont plus éloignés. À cause du mouvement des nœuds eux-mêmes ou d’objets dans leur environnement perturbant les communications sans fil, la topologie exactedu réseau est sujette à des changements. De plus, les capteurs eux-mêmes, alimentés par batterie pour laplupart, sont limités en énergie et par là en capacité de transmission. Les techniques d’économie d’énergieappliquées pour éteindre la radio la plupart du temps imposent alors des contraintes de synchronisationsupplémentaires.Pour acheminer l’information dans le réseau, le protocole de routage établit des routes, de façon à ceque les capteurs puissent relayer l’information depuis et jusqu’au routeur de bordure du réseau à traversdes liens fiables et conduisant jusqu’à la destination à travers des chemins courts. À cause des limitationsdes capteurs, le protocole de routage doit être efficace en énergie, c’est-à-dire que la surcharge des trans-missions radio impliquées par le protocole de routage lui-même doit être aussi légère que possible. Il doitaussi être capable de rétablir la connectivité en cas de changement dans la topologie du réseau, et ce sanscréer de boucles de routage pénalisant tant la qualité de service que les réserves d’énergie des nœuds.Ce document décrit un protocole de routage répondant à ces objectifs. Il est capable de créer un arbrede collecte autoréparant permettant d’extraire l’information hors du réseau, ainsi que des routes pour dis-tribuer des commandes ou des accusés de réception aux nœuds. Il valide aussi le chemin emprunté parchaque paquet transmis afin de garantir qu’ils n’entrent jamais dans une boucle de routage. Le protocoleest mis en situation dans des simulations et aussi des expérimentations en plateforme réelle, montrant l’ef-ficacité des mécanismes proposés.Afin d’améliorer sa capacité à choisir les meilleurs liens disponibles, je propose également l’utilisationd’une nouvelle estimation de leur qualité. Elle est basée sur deux mesures complémentaires : une mesure àlong terme du niveau de bruit ambiant présent sur le canal radio, et une mesure ponctuelle de la puissancedu signal reçu de l’émetteur. Ces deux mesures fournissent une estimation du rapport signal à bruit, etpar là du taux de réception attendu. Cette estimation est à la fois précise, rapide à obtenir, et adaptée auxcontraintes des capteurs et des réseaux desquels nous parlonsThe wireless sensor networks that we work with in this thesis are a set of devices connected to eachother by low-rate and low-power technologies. Their role is to produce measures on the physical environ-ment around them (meteorological and climate condition tracking, monitoring of industrial installations,control of distribution grids, topographical surveillance. . . ). These measures must then be collected out ofthe network. Since the sensors have short range radios, transmissions are multi-hop, the sensors close tothe destination relaying the information transmitted by those which are further away from it. Because ofthe movement of the nodes themselves or of objects in their environment interfering with wireless commu-nications, the exact topology of the network is subject to change. In addition, the battery-powered sensorsare limited in energy and therefore in transmission abilities. The power-saving techniques applied to turnoff the radio most of the time impose synchronization constraints.To route information through the network, the routing protocol establishes routes, so that the sensorscan relay information from and to the network border router through reliable links leading to the destina-tion through short paths. Due to sensor limitations, the routing must be energy efficient, i.e. the overloadof the radio transmissions involved by the routing algorithm itself must be as lightweight as possible. Itmust also be able to restore connectivity on a network topology change without creating routing loops thatnegatively impact the quality of service and the energy reserves of the nodes.This document describes a routing protocol that meets these objectives. It is capable of creating a self-healing collection tree that extracts information out of the network, as well as from the routes to distributecommand messages or acknowledgment to the nodes. It also validates the data path of each packet toensure that they never enter a routing loop. The protocol is run in simulations and also on real platformexperiments, showing the effectiveness of the proposed mechanisms.In order to improve its ability to choose the best available links, I also propose the use of a new esti-mation of their quality. It is based on two complementary measurements: a long-term measurement ofthe ambient noise level on the radio channel, and a measurement of the power of the signal received fromthe transmitter. These two measurements provide an estimate of the signal-to-noise ratio, and thereby theexpected reception rate. This estimate is both accurate, quick to obtain, and adapted to the constraints ofsensors and networks we are talking about
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Chehri, Abdellah. "Étude d'un réseau de capteur UWB pour la localisation et la communication dans un environnement minier." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26413/26413.pdf.
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Busnel, Yann. "Systèmes d'information collaboratifs et auto-organisants pour réseaux de capteurs large-échelle : "De la théorie à la pratique"." Phd thesis, Université Rennes 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00484822.
Анотація:
Les systèmes informatiques ont connu récemment de grandes avancées dans leur conception. D'une part, la démocratisation des réseaux via la croissance exponentielle de l'Internet a permis d'envisager des systèmes à l'échelle mondiale, visant de mettre en commun une multitude de ressources à travers la planète entière. D'autre part, la réduction continue de la taille des équipements informatiques a permis l'apparition de matériels miniatures. Le jumelage de ces deux évolutions est à l'origine de l'apparition des réseaux de capteurs sans fil. Le spectre des applications potentielles de ces réseaux est extrêmement large, que cela soit dans le contexte d'une infrastructure fixe autant que dans l'informatique embarquée. Cette thèse propose un ensemble de contributions pour la gestion de l'information à la fois dans le contexte mobile et statique. Édifiées autour des mêmes propriétés de collaboration et d'autoorganisation, ces propositions sont conçues selon une méthodologie de la théorie vers la pratique. Cette thèse vise ainsi, en premier lieu, une analyse théorique a priori d'une application classique des réseaux de capteurs statiques, à savoir le suivi de trajectoires d'objets mobiles non identifiés. Par la suite, nous étendons le spectre des applications visées en proposant une structure générique à toute mise en oeuvre réelle de réseaux de capteurs statiques. En second lieu, nous considérons une modélisation de la mobilité permettant d'analyser fondamentalement les impacts de celle-ci sur la convergence des protocoles dits de population. Enfin, nous établissons un parallèle entre les travaux menés théoriquement sur les réseaux de capteurs mobiles avec ceux plus pratiques et empiriques proposés dans le cadre des protocoles épidémiques sur réseaux filaires. En démontrant que ces deux domaines portent en réalité sur la même classe de protocoles – et donc de problèmes – nous ouvrons ainsi une voie captivante pour de futures recherches dans chacun de ces deux domaines, par l'utilisation de l'un dans l'autre.
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Fotue, Fotso David Bertrand. "Agrégation et routage efficace de données dans les réseaux de capteurs sans fils." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0066/document.
Анотація:
Les Réseaux de Capteurs Sans Fils (RCSFs) ont pris beaucoup d'importance dans plusieurs domaines tels que l'industrie, l'armée, la pollution atmosphérique etc. Les capteurs sont alimentés par des batteries qui ne sont pas faciles à remplacer surtout dans les environnements peu accessibles. L'énergie de chaque capteur est considérée comme la source première d'augmentation de la durée de vie des RCSFs. Puisque la transmission de données est plus coûteuse en consommation d'énergie, notre préoccupation première est de proposer une technique efficace de transmission des données de tous les capteurs vers le sink tout en réduisant la consommation en énergie. Nous suggérons trois trois algorithmes d'agrégation de données basé sur la construction d'arbres : Depth-First Search Aggregation (DFSA), Flooding Aggregation (FA) et Well-Connected Dominating Set Aggregation (WCDSA) qui permettront de réduire le nombre de transmissions de chaque capteur vers le sink. L'agrégation des données basée sur la construction d'arbres souffre du délai de délivrance de données parce que les parents doivent attendre de recevoir les données de leurs feuilles. Certains parents pourraient avoir beaucoup de feuilles, et il serait alors assez coûteux pour un parent de stocker toutes les données entrantes dans sa mémoire. Ainsi, nous devons déterminer le temps que chaque parent doit mettre pour agréger et traiter les données de ses feuilles. Nous proposons un algorithme, Efficient Tree-based Aggregation and Processing Time (ETAPT) qui utilise la métrique Appropriate Data Aggregation and Processing Time (ADAPT). Etant donné la durée maximale acceptable, l'algorithme ETAPT prend en compte la position des parents, le nombre de feuilles et la profondeur de l'arbre pour calculer l'ADAPT optimal. A n'importe quel moment pendant l'agrégation des données par les parents, il peut arriver que la quantité de données collectées soit très grande et dépasse la quantité de stockage maximale de données que peut contenir leurs mémoires. Nous proposons l'introduction dans le réseau de plusieurs collecteurs de données appelés Mini-Sinks (MSs). Ces MSs sont mobiles et se déplacent selon un modèle de mobilité aléatoire dans le réseau pour maintenir la connexité afin d'assurer la collecte contrôlée des données basée sur le protocole de routage Mulipath Energy Conserving Routing Protocol (MECRP). Les capteurs peuvent être équipés de plusieurs interfaces radios partageant un seul canal sans fil avec lequel ils peuvent communiquer avec plusieurs voisins. La transmission des données à travers une liaison de communication entre deux parents peut interférer avec les transmissions d'autres liaisons si elles transmettent à travers le même canal. Nous avons besoin de savoir quel canal utiliser en présence de plusieurs canaux pour une transmission donnée. Nous proposons une méthode distribuée appelée: Well Connected Dominating Set Channel Assignement (WCDS-CA), pour calculer le nombre de canaux qui seront alloués à tous les capteurs de telle sorte que les capteurs adjacents se voient attribués des canaux différentsWireless Sensor Networks (WSNs) have gained much attention in a large range of technical fields such as industrial, military, environmental monitoring etc. Sensors are powered by batteries, which are not easy to replace in harsh environments. The energy stored by each sensor is the greatest impediment for increasing WSN lifetime. Since data transmission consumes more energy, our major concern is how to efficiently transmit the data from all sensors towards a sink. We suggest three tree-based data aggregation algorithms: Depth-First Search Aggregation (DFSA), Flooding Aggregation (FA) and Well-Connected Dominating Set Aggregation (WCDSA) to reduce the number of transmissions from each sensor towards the sink. Tree-based data aggregation suffers from increased data delivery time because the parents must wait for the data from their leaves. Some parents might have many leaves, making it very expensive for a parent to store all incoming data in its buffer. We need to determine the aggregation time each parent in the tree has to spend in aggregating and processing the data from its leaves. We propose an Efficient Tree-based Aggregation and Processing Time (ETAPT) algorithm using Appropriate Data Aggregation and Processing Time (ADAPT) metric. Given the maximum acceptable latency, ETAPT's algorithm takes into account the position of parents, their number of leaves and the depth of the tree, in order to compute an optimal ADAPT time. At any time, the amount of data aggregated by parents may become greater than the amount of data that can be forwarded. We propose the introduction into the network of many data aggregators called Mini-Sinks (MSs). MSs are mobile and move according to a random mobility model inside the sensor field to maintain the fully-connected network in order to aggregate the data based on the controlled Multipath Energy Conserving Routing Protocol (MECRP). Sensors may use many radio interfaces sharing a single wireless channel, which they may use to communicate with several neighbours. Two sensors operating on the same wireless channel may interfere with each other during the transmission of data. We need to know which channel to use in the presence of multiple channels for a given transmission. We propose a distributed Well-Connected Dominating Set Channel Assignment (WCDS-CA) approach, in which the number of channels that are needed over all sensor nodes in the network in such a way that adjacent sensor nodes are assigned to distinct channels
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Gilbert, Johann. "Étude et développement d'un réseau de capteurs synchronisés à l'aide d'un protocole de communication sans fil dédié à l'Internet des objets." Thesis, Toulon, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUL0012/document.
Анотація:
Depuis les 20 dernières années, l'essor de l'IoT et du "cloud computing" a conditionné le besoin dedéployer massivement, et globalement, des capteurs afin d'alimenter des bases de données et améliorerla précision des algorithmes d'analyse. Pour répondre à ces demandes, de nouveaux réseaux basés surles bandes de fréquences ISM ont été déployés. Nous avons donc appréhendé de façon complète cestechnologies afin de garantir une qualité maximale pour nos produits mais aussi proposer des conseilsjustes dans un secteur ou abus de langage et promesses de performances sont monnaie courante.Cependant, le nombre grandissant d'objets émettant sous la fréquence du gigahertz lève un doutequant à l'impact sur la santé des êtres vivants. Dès lors, coupler l'aspect non invasif des VLC avecl'Internet des Objets permettrait non seulement de réduire les risques pour les êtres humains maisaussi de limiter la saturation des bandes radio.Néanmoins, les techniques d'aujourd'hui consistent principalement en la réalisation de systèmesdiffusant l'information depuis une source unique vers plusieurs récepteurs, ce qui est l'inverse du paradigmede l'IoT. Dans cette étude, nous avons donc réalisé un nouveau design basé sur les VLC qui meten place une topologie de réseau en étoile 3. Ce système, basé sur un concentrateur disposant d'une ouplusieurs caméra en guise de photo-récepteurs, est optimisé pour plus d'autonomie. Ainsi, la vitessede transmission peut être gérée dynamiquement sans être connue par les autres éléments du systèmeIn the last 20 years, the coming up of Internet of Things and Cloud Computing has conditionedthe need to deploy sensors everywhere to feed databases and analytics. To meet this requirements,new kind of networks have been massively deployed based on the sub-gigahertz frequency which haveunknown effect on human health.Couple the non-invasive aspect of the Visible Light Communication (VLC) with IoT could notonly reduce potential risks for human health but also avoid radio band saturation. However, today'stechniques consist mainly in broadcast data from light sources to receivers which is the opposite of theIoT paradigm. In this study, we will present a new design where the gateway is not a classic photodiodebut a camera.With this camera based method, we are able to design a star network using VLC. Even if the datarate is not the same as standard method, we are now able to collect data emanating from many sensorsat once with only one photoreceptor. This system also includes the ability of discriminate LED matrix,which transfer the same data faster, and single LED. Finally, data rate can be handle autonomouslyby the system to provide an optimal data transfer
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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.
Анотація:
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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Abbes, Samy. "Modèle probabiliste de systèmes distribués et concurrents. Théorèmes limite et application à l'estimation statistique de paramètres." Phd thesis, Université Rennes 1, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007150.
Анотація:
Pour la gestion de grands systèmes distribués (réseaux detélécommunications par exemple) il est utile d'étudier des
modèles de concurrence sous la sémantique de traces. Dans
cette optique, on propose une extension probabiliste des
structures d'événements et des réseaux de Petri 1-bornés
(réseaux markoviens).
On prouve un propriété de Markov forte pour ces modèles,
et on donne des applications à la récurrence des réseaux.
On montre une Loi forte des grands nombres pour
les réseaux récurrents et suffisement synchrones,
avec applications a l'estimation statistique de
paramètres locaux.
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Khan, Safdar Abbas. "Localisation et détection de fautes dans les réseaux de capteurs sans fil." Thesis, Paris Est, 2011. http://www.theses.fr/2011PEST1028/document.
Анотація:
Dans cette thèse, on s'est intéressé à trois problématiques des réseaux de capteurs sans fil (WSN). Dans un premier temps nous avons analysé l'impact de la chute de tension dans la batterie du nœud sur la puissance du signal en réception. On propose alors une méthode pour compenser l'augmentation apparente de la distance calculée entre les nœuds due à la diminution de l'énergie de la batterie. Pour les nœuds passant par deux états principaux endormi et actif, on propose d'étudier, la relation entre la diminution de la tension de la batterie en fonction du temps passé par un nœud dans l'état actif. Ensuite, on calcule le rapport entre la RSS et la distance entre les nœuds connectés avec des batteries complètement chargées. Après on mesure la RSS en faisant varier la tension de la batterie du nœud émetteur et en gardant le nœud récepteur à une distance constante. Finalement, on propose une relation entre la RSS observée et la tension actuelle de la batterie du nœud émetteur. Cette fonction permet de calculer la valeur corrigée de la RSS qui correspond à la distance réelle entre les nœuds connectés. Ainsi l'efficacité des méthodes de la localisation basée sur la RSS se trouvent améliorées. Dans la deuxième partie de cette thèse on propose une méthode d'estimation des positions des nœuds dans un WSN. Dans l'algorithme de localisation proposé, on utilise des nœuds ancres comme des points de référence. On a utilisé une approche heuristique pour trouver la topologie relative avec l'aide de la matrice de distance. Le but de la matrice de distance est d'indiquer s'il existe une connexion entre une paire de nœuds donnée et en cas de connectivité, la distance estimée entre ces nœuds. En utilisant les informations de connectivité entre les nœuds et leurs distances, on obtient la topologie du réseau. La méthode proposée utilise la solution de l'intersection de deux cercles au lieu de la méthode classique de triangulation, où un système quadratique de trois équations avec deux variables est utilisé ce qui rend la complexité de calcul augmentée. Lorsque deux nœuds connectés ont un autre nœud en commun, puis en utilisant les informations de distances entre ces nœuds interconnectés, nous pouvons calculer deux positions possibles pour le troisième nœud. La présence ou l'absence d'un lien entre le troisième nœud et un quatrième nœud, permet de trouver la position précise. Ce processus est réitéré jusqu'à ce que toutes les positions des nœuds aient été obtenues. Une fois la topologie relative calculée, il faut trouver la symétrie, l'orientation et la position de cette topologie dans le plan. C'est à ce moment que la connaissance des positions des trois nœuds entre en action. La topologie donne les coordonnées temporaires des nœuds. En ayant une comparaison de certaines caractéristiques entre les coordonnées temporaires et les coordonnées exactes, on trouve d'abord la symétrie de la topologie relative qui correspondrait à la topologie originale. En d'autres termes on vérifie si oui ou non la topologie relative est une image miroir de la topologie originale. Des opérateurs géométriques sont alors utilisés pour corriger la topologie relative par rapport à la topologie réelle. Ainsi, on localise tous les nœuds dans un WSN en utilisant exactement trois ancres. Dans la dernière partie de cette thèse, on propose une méthode pour la détection de défauts dans un WSN. Il y a toujours une possibilité qu'un capteur d'un nœud ne donne pas toujours des mesures précises. On utilise des systèmes récurrents et non récurrents pour la modélisation et on prend comme variable d'entrée, en plus des variables du nœud en question, les informations des capteurs voisins. La différence entre la valeur estimée et celle mesurée est utilisée pour déterminer la possibilité de défaillance d'un nœudIn this thesis three themes related to wireless sensor networks (WSNs) are covered. The first one concerns the power loss in a node signal due to voltage droop in the battery of the node. In the first part of the thesis a method is proposed to compensate for the apparent increase in the calculated distance between the related nodes due to decrease in the energy of the signal sending node battery. A function is proposed whose arguments are the apparently observed RSS and the current voltage of the emitter node battery. The return of the function is the corrected RSS that corresponds to the actual distance amongst the connected nodes. Hence increasing the efficiency of the RSS based localization methods in WSNs. In the second part of the thesis a position estimation method for localization of nodes in a WSN is proposed. In the proposed localization algorithm anchor nodes are used as landmark points. The localization method proposed here does not require any constraint on the placement of the anchors; rather any three randomly chosen nodes can serve as anchors. A heuristic approach is used to find the relative topology with the help of distance matrix. The purpose of the distance matrix is to indicate whether or not a pair of nodes has a connection between them and in case of connectivity it gives the estimated distance between the nodes. By using the information of connectivity between the nodes and their respective distances the topology of the nodes is calculated. This method is heuristic because it uses the point solution from the intersection of two circles instead of conventional triangulation method, where a system of three quadratic equations in two variables is used whereby the computational complexity of the position estimation method is increased. When two connected nodes have another node in common, then by using the information of distances between these interconnected nodes, two possible positions are calculated for the third node. The presence or absence of a connection between the third node and a fourth node helps in finding the accurate possibility out of the two. This process is iterated till all the nodes have been relatively placed. Once the relative topology has been calculated, we need to find the exact symmetry, orientation, and position of this topology in the plane. It is at this moment the knowledge of three nodes positions comes into action. From the relative topology we know the temporary coordinates of the nodes. By having a comparison of certain characteristics between the temporary coordinates and the exact coordinates; first the symmetry of relative topology is obtained that would correspond to the original topology. In other words it tells whether or not the relative topology is a mirror image of the original topology. Some geometrical operators are used to correct the topology position and orientation. Thus, all the nodes in the WSN are localized using exactly three anchors. The last part of the thesis focuses on the detection of faults in a WSN. There is always a possibility that a sensor of a node is not giving accurate measurements all of the time. Therefore, it is necessary to find if a node has developed a faulty sensor. With the precise information about the sensor health, one can determine the extent of reliance on its sensor measurement. To equip a node with multiple sensors is not an economical solution. Thus the sensor measurements of a node are modeled with the help of the fuzzy inference system (FIS). For each node, both recurrent and non-recurrent systems are used to model its sensor measurement. An FIS for a particular node is trained with input variables as the actual sensor measurements of the neighbor nodes and with output variable as the real sensor measurements of that node. The difference between the FIS approximated value and the actual measurement of the sensor is used as an indication for whether or not to declare a node as faulty
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Oudet, Jean-Philippe. "Architecture distribuée pour la détection d'activité dans un Espace Intelligent." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2011. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1634.
Анотація:
La présente étude porte sur la capacité d'améliorer la détection des Activités de la Vie Quotidienne, AVQ (ou ADL :"Activity of Daily Life") par l'utilisation de capteur [i.e. capteurs] de mouvements portés par l'occupant d'un habitat intelligent. Les données provenant de ces capteurs devraient fusionner avec les informations issues de l'appartement pour donner une information plus pertinente par le principe de synergie [21]. La solution choisie pour le dispositif porté par la personne est l'innovation principale du projet : un réseau de capteurs disposés à plusieurs endroits sur le corps, communicant sans fil entre eux et avec le contrôle de l'appartement. Les données extraites sont le mouvement relatif du corps, et plus spécifiquement des mains et du tronc, par rapport à la verticale. De par les propriétés de ces éléments - nécessairement petits, discrets - des MEMS seront utilisés pour satisfaire ces critères. Le projet repose sur la conception des dispositifs embarqués sur l'occupant dans l'optique d'en étendre les fonctionnalités à d'autres analyses tels [i.e. telles] que le son, la position dans l'environnement, le statut médical, etc. Pour prouver la faisabilité, des capteurs externes seront ajoutés pour compléter les informations de base et donc étendre la qualité des inférences sur les activités en cours. Le mouvement est une donnée facilement détectable de par sa relative simplicité de mise en oeuvre et il fournit une bonne base de travail pour étudier de façon systématique les différents points clés de l'étude : la communication, la synergie des informations, l'analyse des activités, etc.
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Duhart, Clément. "Toward organic ambient intelligences ? : EMMA." Thesis, Le Havre, 2016. http://www.theses.fr/2016LEHA0035/document.
Анотація:
L’Intelligence Ambiamte (AmI) est un domaine de recherche investigant les techniques d’intelligence artificielle pour créer des environnements réactifs. Les réseaux de capteurs et effecteurs sans-fils sont les supports de communication entre les appareils ménagers, les services installés et les interfaces homme-machine. Cette thèse s’intéresse à la conception d’Environements Réactifs avec des propriétés autonomiques i.e. des systèmes qui ont la capacité de se gérer eux-même. De tels environements sont ouverts, à grande échelle, dynamique et hétérogène, ce qui induit certains problèmes pour leur gestion par des systèmes monolithiques. L’approche proposée est bio-inspirée en considérant chacune des plate-formes comme une cellule indépendente formant un organisme intelligent distribué. Chaque cellule est programmée par un processus ADN-RNA décrit par des règles réactives décrivant leur comportement interne et externe. Ces règles sont modelées par des agents mobiles ayant des capacités d’auto-réécriture et offrant ainsi des possibilités de reprogrammation dynamique. Le framework EMMA est composé d’un middleware modulaire avec une architecture orientée ressource basée sur la technologie 6LoWPAN et d’une architecture MAPE-K pour concevoir des AmI à plusieurs échelles. Les différentes relations entre les problèmes techniques et les besoins théoriques sont discutées dans cette thèse depuis les plate-formes, le réseau, le middleware, les agents mobiles, le déploiement des applications jusqu’au système intelligent. Deux algorithmes pour AmI sont proposés : un modèle de contrôleur neuronal artificiel pour le contrôle automatique des appareils ménagers avec des processus d’apprentissage ainsi qu’une procédure de vote distribuée pour synchroniser les décisions de plusieurs composants systèmesAThe Ambient Intelligence (AmI) is a research area investigating AI techniques to create Responsive Environments (RE). Wireless Sensor and Actor Network (WSAN) are the supports for communications between the appliances, the deployed services and Human Computer Interface (HCI). This thesis focuses on the design of RE with autonomic properties i.e. system that have the ability to manage themselves. Such environments are open, large scale, dynamic and heterogeneous which induce some difficulties in their management by monolithic system. The bio-inspired proposal considers all devices like independent cells forming an intelligent distributed organism. Each cell is programmed by a DNA-RNA process composed of reactive rules describing its internal and external behaviour. These rules are modelled by reactive agents with self-rewriting features offering dynamic reprogramming abilities. The EMMA framework is composed of a modular Resource Oriented Architecture (ROA) Middleware based on IPv6 LoW Power Wireless Area Networks (6LoWPAN) technology and a MAPE-K architecture to design multi-scale AmI. The different relations between technical issues and theoretical requirements are discussed through the platforms, the network, the middleware, the mobile agents, the application deployment to the intelligent system. Two algorithms for AmI are proposed: an Artificial Neural Controller (ANC) model for automatic control of appliances with learning processes and a distributed Voting Procedures (VP) to synchronize the decisions of several system components over the WSAN
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Anda, Ondo Diemer. "Modélisation et analyse des systèmes à paramètres distribués non linéaires par la méthode de Boltzmann sur réseau : application aux écoulements à surface libre." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00860782.
Анотація:
Nous étudions dans cette thèse, composée de deux parties, la modélisation des écoulements en eaux peu profondes par la méthode de Boltzmann sur réseau et l'analyse des propriétés de commandabilité et d'observabilité des modèles obtenus. Dans la première partie, nous nous consacrons d'abord à la modélisation par la méthode de Boltzmann sur réseau des équations de Saint-Venant. En utilisant une linéarisation autour d'un profil d'équilibre, une représentation sous forme d'état des modèles de Boltzmann sur réseau est définie. Cette représentation incorpore les termes de force, et permet une définition complète des entrées (commandes) et des sorties (mesures). Nous représentons ensuite les phénomènes de sédimentation dans les écoulements en eaux peu profondes avec la méthode de Boltzmann sur réseau. Ce modèle défini en une dimension est validé numériquement en le comparant avec un modèle de volumes finis qui résout les équations de Saint-Venant-Exner. Le modèle LB défini est moins gourmand en temps de calcul et plus facile à manipuler que les modèles traditionnels. Dans la deuxième partie, nous traitons de l'analyse des propriétés de commandabilit é et d'observabilité des modèles LB obtenus. La première analyse est faite sur les critères algébriques de Kalmann et permet d'établir la non conservation des propriétés de commandabilité et d'observabilité lorsque l'ordre de réduction du système est augmenté. Une analyse plus approfondie basée sur la détermination les grammiens de commandabilit é et d'observabilité montre également que le constat reste valide pour les méthodes de discrétisation classique. La résolution des grammiens est faite avec des méthodes particulièrement adaptées aux structures creuses et de grande dimension que sont les matrices de la dynamique, de commande et/ou d'observation des modèles LB. Enfin, nous établissons que pour une commande aux frontières classique des canaux d'irrigation en débit et hauteur, la famille de systèmes des modèles LB d'ordre réduit n'est pas uniformément commandable alors qu'avec l'utilisation des variables de scattering comme variables de commande, cette famille devient uniformément commandable.
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Merino, Laso Pedro. "Détection de dysfonctionements et d'actes malveillants basée sur des modèles de qualité de données multi-capteurs." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2017. http://www.theses.fr/2017IMTA0056/document.
Анотація:
Les systèmes navals représentent une infrastructure stratégique pour le commerce international et les activités militaires. Ces systèmes sont de plus en plus informatisés afin de réaliser une navigation optimale et sécurisée. Pour atteindre cet objectif, une grande variété de systèmes embarqués génèrent différentes informations sur la navigation et l'état des composants, ce qui permet le contrôle et le monitoring à distance. Du fait de leur importance et de leur informatisation, les systèmes navals sont devenus une cible privilégiée des pirates informatiques. Par ailleurs, la mer est un environnement rude et incertain qui peut produire des dysfonctionnements. En conséquence, la prise de décisions basée sur des fausses informations à cause des anomalies, peut être à l'origine de répercussions potentiellement catastrophiques.Du fait des caractéristiques particulières de ces systèmes, les méthodologies classiques de détection d'anomalies ne peuvent pas être appliquées tel que conçues originalement. Dans cette thèse nous proposons les mesures de qualité comme une potentielle alternative. Une méthodologie adaptée aux systèmes cyber-physiques a été définie pour évaluer la qualité des flux de données générés par les composants de ces systèmes. À partir de ces mesures, une nouvelle approche pour l'analyse de scénarios fonctionnels a été développée. Des niveaux d'acceptation bornent les états de normalité et détectent des mesures aberrantes. Les anomalies examinées par composant permettent de catégoriser les détections et de les associer aux catégories définies par le modèle proposé. L'application des travaux à 13 scénarios créés pour une plate-forme composée par deux cuves et à 11 scénarios pour deux drones aériens a servi à démontrer la pertinence et l'intérêt de ces travauxNaval systems represent a strategic infrastructure for international commerce and military activity. Their protection is thus an issue of major importance. Naval systems are increasingly computerized in order to perform an optimal and secure navigation. To attain this objective, on board vessel sensor systems provide navigation information to be monitored and controlled from distant computers. Because of their importance and computerization, naval systems have become a target for hackers. Maritime vessels also work in a harsh and uncertain operational environments that produce failures. Navigation decision-making based on wrongly understood anomalies can be potentially catastrophic.Due to the particular characteristics of naval systems, the existing detection methodologies can't be applied. We propose quality evaluation and analysis as an alternative. The novelty of quality applications on cyber-physical systems shows the need for a general methodology, which is conceived and examined in this dissertation, to evaluate the quality of generated data streams. Identified quality elements allow introducing an original approach to detect malicious acts and failures. It consists of two processing stages: first an evaluation of quality; followed by the determination of agreement limits, compliant with normal states to identify and categorize anomalies. The study cases of 13 scenarios for a simulator training platform of fuel tanks and 11 scenarios for two aerial drones illustrate the interest and relevance of the obtained results
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Meekhun, Dariga. "Réalisation d'un système de conversion et de gestion de l'énergie d'un système photovoltaïque pour l'alimentation des réseaux de capteurs sans fil autonomes pour application aéronautique." Thesis, Toulouse, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAT0031/document.
Анотація:
Le projet SACER vise à répondre aux demandes d’Airbus qui ont besoin de disposer de données décrivant le comportement d’un avion ou d’un satellite avant commercialisation ou lancement. Pour mieux répondre à cette demande, un réseau de capteurs sans fil remplacerait les équipements de test filaires existants. Le but est d’apporter des avantages tels qu’une réduction de poids, de coût et de connectique. Pour notre part, nous n’avons travaillé que sur l’application aéronautique.Pour alimenter les capteurs autonomes sans fil embarqués, dans le cadre de cette thèse, il faut concevoir une architecture de récupération d’énergie, un système de stockage de l’énergie ainsi que un circuit de gestion de ces énergies. La principale contrainte pour le système est qu’il doit pouvoir fonctionner de -50C à 100°C, tout en délivrant une puissance de sortie de 3 watts. De plus, l’épaisseur du système doit être inférieure à 3,2 mm.Pour notre travail, nous avons cherché, dans un premier temps, la meilleure solution possible sur le choix du type de cellules solaires. Le résultat sur les tests des cellules à différentes températures et irradiations dans les conditions de notre application est présenté. Dans un second temps, nous avons testé plusieurs types de systèmes de stockage d’énergie aux températures extrêmes. Enfin, la conception de l’architecture pour la gestion de l’énergie (vue d’ensemble des panneaux photovoltaïques, d’un circuit MPPT, des super condensateurs, et d’un régulateur) est présentéeFlight tests of a commercial aircraft consist in gathering data during flight to validate aircraft design. However they are very expensive for various reasons. One of them is that most of the sensors implemented to collect data are wired. As an example, for the sole system that monitors the vibrations onboard a large (more than 100 seats) aircraft, more than 100 sensors may be deployed. Such networks are complex to implement, mainly because of the required wiring. A wireless solution is therefore of great interest; however, such a cable-less implementation implies both wireless transmission of data together with energy autonomy.The purpose of this work is therefore to describe a design of a power generation system, focusing on photovoltaic, together with the associated management strategies for an autonomous wireless sensor network deployed for large aircraft in-flight tests. This work is a part of SACER project. The main requirements are related to the thickness of the system (less than 3,2mm in order not to disturb the aerodynamic air flow) and the output power (3 W per sensor node in order to power the sensor, data processing and transmission system). In addition, the system has to properly work at extremely high and low temperature (-50 to 100°C). Our system consists of three primary components to consider: Energy Harvesting system, Energy storage device and Energy management system.In this work, we firstly present the comparison of the performance of different photovoltaic technologies at different temperatures concerning their availability and achievable power density in aircraft applications. Secondly, we will investigate the possibility of using batteries and supercapacitor. Finally the power management system, composed by a photovoltaic panel, a power conditioning (MPPT function), supercapacitors and a DC/DC regulator, is presented
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Selmene, ep Ben Hassine Nissem. "Etude et développement de capteurs tactiles flexibles à détection harmonique vers la fonctionnalisation sensitive des surfaces." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEM028/document.
Анотація:
L’avènement des interfaces tactiles ouvre des perspectives d’enrichissement de l’interaction entre l’homme et la machine. Nous proposons un nouveau concept de surfaces tactiles souples dont l’objectif est d’étudier l’interaction entre le signal électrique et l’environnement résistif et diélectrique du support, afin de réaliser le système d’acquisition fournissant une information exploitable par la machine.La base technologique est un guide d’ondes sur substrat souple sur lequel le toucher crée une réflexion au port d’entrée. Nous avons développé une méthode de localisation alternative à la réflectométrie temporelle, nommée Harmonic Detection and Location (HDL), permettant l’utilisation d’une électronique d’acquisition de faible complexité, en bande étroite, autour de 100 MHz. Le concept a été validé à partir de mesures sur des dalles tactiles souples et rigides connectées à un analyseur de réseau, utilisé comme référence. Un système d’acquisition compact basé sur un pont de Wheatstone associé à un détecteur de phase a été développé. Pour ce faire, un travail de caractérisation et d’identification des sources d’erreurs a été mené sur les interactions électromagnétiques entre le doigt et le guide d’onde, les imperfections du guide d’onde et la nature du substrat ainsi que l’impact des erreurs induites par l’électronique d’acquisition.Cette connaissance a permis de co-développer la partie matérielle et l’algorithme de détection pour démontrer une précision de localisation de 2cm. Les fondamentaux posés dans ce travail ouvrent la possibilité de réalisation d’interfaces de grande surface, avec une connectique simple, conformables sur des objets sensitifs en trois dimensionsThe advent of sensitive interfaces is promising prospects to the human-machine interaction. We propose a new concept of sensitive flexible surface. Its aim is to study the interaction between electrical signal and resistive and dielectric environment of the support in order to realize an acquisition system providing machine readable information.The technological base is a waveguide on flexible substrate on which the touch creates a reflection at the input port. We have developed a location method as an alternative to the time domain reflectometry (TDR). It is named Harmonic Detection and Location (HDL) and it allows using a narrow band, around 100 MHz, low complexity acquisition system. The concept has been approved using measures on flexible and rigid sensitive surfaces connected to a vector network analyzer (VNA) used as reference. A compact acquisition system based on a Wheatstone bridge associated to a phase detector has been developed. For this purpose, errors characterization and identification work has been done. Electromagnetic interactions between the finger and the waveguide, waveguide imperfections, substrate nature and acquisition system errors’ impact have been studied. This knowledge has provided the possibility to co-develop the hardware and the detection algorithm to demonstrate a location accuracy of 2cm. Fundamental principles of this work provide the possibility of realizing large surface interfaces, with simple connection and conformable, for 3D sensitive objects
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Biaou, Ulrich. "Étude et mise en oeuvre d'une plateforme hybride basée sur du sans fil pour l'efficience énergétique et le contrôle d'accès dans le train." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0042/document.
Анотація:
Les besoins de nouveaux services dans les rames ferroviaires ( le comptage, l’efficience énergétique, le confort et la sécurité des passagers etc.), risquent de saturer à terme les systèmes de communication filaires mis en place il y a une vingtaine d’années. Les réseaux de capteurs sans fil, par leurs avantages (déploiement facile, capacité à s’adapter à plusieurs types d’environnements, faible consommation d’énergie), ouvrent de nombreuses perspectives pour les systèmes de gestion énergétique. Le but de ce travail de thèse est d’étudier et mettre en oeuvre un réseau de capteurs sans fil à l’intérieur des trains pour l’efficience énergétique. Ainsi, quelques protocoles de communication dédiés à la gestion énergétique ont été présentés puis une étude comparative des différents réseaux de communication sans fil réalisée. Cette étude comparative a permis de faire le choix du réseau ZigBee comme étant le plus adéquat pour la plateforme. L’architecture hybride proposée permet l’utilisation du réseau IP existant comme colonne vertébrale de l’ensemble des réseaux ZigBee. Afin de tenir compte de l’effet de l’environnement ferroviaire dans la planification et le déploiement du réseau, une étude du canal de propagation, basée sur des mesures réalisées dans un métro et un wagon de RER a été menée. L’impact de la coexistence entre le ZigBee et le WiFi et de la présence humaine sur la communication du réseau sans fil a été démontré. Le prototype d’une plateforme basée sur le réseau ZigBee allant de la collecte des données à l’affichage des informations a été réalisé et testéThe need of new services in railway trains (services for metering, energy efficiency, the comfort and safety of users etc.) may eventually saturate the wired communication systems installed since twenty years ago years. The several advantages of wireless sensor networks (easy deployment, ability to adapt on different environments and low energy consumption) offer many possibilities for energy management systems. The aim of this thesis is to study and implement a wireless network sensors inside trains for energy efficiency. Thus, some communication protocols dedicated to energy management were presented and then a comparative study of the various wireless communication networks carried out. This comparative study shows that the ZigBee network is the most suitable for the platform. The proposed hybrid architecture allows the use of the existing IP network as the backbone of all ZigBee networks. In order to take into account the effect of the railway environment in the planning and deployment of the network, a study of the propagation channel was carried out, based on measurements realized in a subway and a RER car. The impact of the coexistence between ZigBee and WiFi and of the human presence on wireless communication have been demonstrated. The prototype of a platform based on the ZigBee network, allows data collection, informations traitement and monitoring, was carried out
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Andries, Mihai. "Localisation et suivi d'humains et d'objets, et contrôle de robots au travers d'un sol sensible." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0293.
Анотація:
Cette thèse explore les capacités d’une intelligence ambiante équipée d’un réseau de capteurs de pression au sol. Elle traite le problème de la perception d’un environnement au travers un réseau de capteurs de basse résolution. Les difficultés incluent l’interpretation des poids dispersés pour des objets avec multiples supports, l’ambiguïté de poids entre des objets, la variation du poids des personnes pendant les activités dynamiques, etc. Nous introduisons des nouvelles techniques, partiellement inspirées du domaine de la vision par l’ordinateur, pour la détection, le suivi et la reconnaissance des entités qui se trouvent sur le sol. Nous introduisons également des nouveaux modes d’interaction entre les environnements équipés de tels capteurs aux sols, et les robots qui évoluent dans ces environnements. Ceci permet l’interprétation non-intrusive des événements qui ont lieu dans des environnements dotés d’une intelligence ambiante, avec des applications dans l’assistance automatisée à domicile, l’aide aux personnes âgées, le diagnostic continu de la santé, la sécurité, et la navigation robotiqueThis thesis explores the capabilities of an ambient intelligence equipped with a load-sensing floor. It deals with the problem of perceiving the environment through a network of low-resolution sensors. Challenges include the interpretation of spread loads for objects with multiple points of support, weight ambiguities between objects, variation of persons’ weight during dynamic activities, etc. We introduce new techniques, partly inspired from the field of computer vision, for detecting, tracking and recognizing the entities located on the floor. We also introduce new modes of interaction between environments equipped with such floor sensors and robots evolving inside them. This enables non-intrusive interpretation of events happening inside environments with embedded ambient intelligence, with applications in assisted living, senile care, continuous health diagnosis, home security, and robotic navigation
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Camus, Manuel. "Architecture de réception RF très faible coût et très faible puissance : application aux réseaux de capteurs et au standard ZigBee." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00309926.
Анотація:
Le travail présenté ici s'inscrit dans la perspective du développement de modules électroniques à très faible coût et à très faible consommation pour les réseaux de capteurs sans fils (WSN). Il traite de la conception et du test d'une chaîne de réception RF compatible avec la norme IEEE 802.15.4 pour la bande ISM 2.4GHz. L'interface RF objet de notre étude inclue toutes les fonctions depuis l'antenne jusqu'au 1er étage du filtre analogique en bande de base, à partir duquel le gain devient suffisant pour masquer le bruit introduit par le reste de la chaîne de réception. Ce mémoire articulé autour de quatre chapitres, décrit toutes les étapes depuis la définition des spécifications de la chaîne de réception jusqu'à la présentation de ses performances, en passant par l'étude de son architecture et la conception de ses différents étages. Suite à l'étude de l'impact des interféreurs IEEE 802.15.4 et IEEE 802.11b présents dans la bande ISM 2.4GHz, une architecture utilisant une fréquence intermédiaire de 6MHz a été retenue. En outre, pour pouvoir répondre aux spécifications fixées, cette architecture est composée de plusieurs étages innovants ou originaux tels qu'un balun intégré trois accès, un amplificateur faible bruit sans inductance, un mélangeur passif piloté par un signal local (OL) à très faible rapport cyclique ainsi qu'un filtre bande de base optimisé en bruit et en linéarité. Intégré dans une technologie CMOS 90nm, ce récepteur occupe une surface de 0.07mm², ou 0.23mm² en incluant le balun intégré, qui représente une réduction de 70% par rapport à l'état de l'art des puces compatibles avec le standard IEEE 802.15.4. En prenant en compte la consommation dynamique de toute la chaîne de mise en forme du signal OL, la tête de réception précédemment décrite consomme seulement 4mA sous une tension d'alimentation de 1.35V. Enfin, en incluant le balun intégré, le gain est de 35dBv/dBm, le facteur de bruit de 7.5dB, l'IIP3 de -10dBm et la réjection d'image supérie ure à 32dB. Ces performances placent ce récepteur parmi les récepteurs RF les plus performants pour cette application. Les nombreux principes mis en Suvre sont par ailleurs transposables à d'autres bandes de fréquences et à d'autres standards de communication.
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Ahmed, Nacer Abdelaziz. "Analyse et dimensionnement de réseaux hétérogènes embarqués." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/20115/1/AHMEDNACER_Abdelaziz.pdf.
Анотація:
Avec l’apparition des nouvelles technologies de communication, le nombre des systèmes embarqués avionique et automobile est en constante augmentation. La gestion des communications entre ces systèmes devient alors de plus en plus complexe à mettre en oeuvre dans un contexte où les contraintes temporelles et environnementales sont très fortes et où le taux d’échanges de messages en augmentation continuelle. L’utilisation optimale des réseaux pour acheminer les données tout en respectant les contraintes temporelles imposées est essentielle du point de vue de la sûreté de fonctionnement. Historiquement, pour répondre aux problématiques d’efficacité et de sûreté, les industriels ont développé une palette de réseaux embarqués dédiés à leurs applications cibles (CAN, LIN, . . . ). Ces réseaux présentaient des débits relativement faibles à un moment où un besoin croissant en bande passante se faisait ressentir. le choix d’utiliser le concept de composants dit ‘sur étagères’ (off the shelf COTS) permettait alors de pallier à ce nouveau besoin. Dans un souci de conservation des capacités des réseaux à garantir les contraintes temporelles imposées par les systèmes embarqués temps réel, les industriels ont dû adapter ce concept de composants sur étagères aux systèmes embarqués. L’intérêt de l’utilisation de ces composants est un gain non négligeable en bande passante et en poids pour des coûts de développements relativement faibles. L’introduction de ces composants nouveaux s’est faite de telle sorte que leur impact sur les standards préexistants et les systèmes connectés soit minimal. C’est ainsi que les réseaux dit ‘hétérogènes’ ont vu leur apparition. Ces réseaux constituent une hybridation entre les technologies embarquées historiques et les composants sur étagère. Ils consistent en des réseaux d’extrémité utilisant des technologies éprouvées (telles que le CAN) interconnectés via des passerelles à un réseau fédérateur (backbone) utilisant des composants sur étagères. Dès lors, le défi majeur à relever lors de l’utilisation d’un réseau fédérateur est de respecter les contraintes temporelles des applications sollicitant les différents réseaux. L’objectif est mis à mal sur les points d’interconnexion des réseaux hétérogènes (Passerelles). Ainsi l’approche principale utilisée pour le passage d’un réseau à un autre est l’encapsulation de trames. Pour atteindre l’optimalité de performance de cette technique plusieurs paramètres sont à prendre en compte tels que le nombre de trames à encapsuler, les ordonnancements utilisés, le coût en bande passante ainsi que l’impact sur les distributions de délais (gigue). Dans l’optique de préservation des performances des réseaux, l’objet de nos travaux porte sur l’étude, la comparaison et la proposition de techniques permettant l’interconnexion de réseaux hétérogènes temps réels à la fois pour des applications à faibles et à fortes contraintes temporelles. Après un état de l’art sur les réseaux temps réel, nous spécifions différentes techniques d’interconnexion de réseaux hétérogènes, puis, nous présentons une étude de cas basée sur une architecture réseau interconnectant différents bus CAN via un réseau fédérateur sans fil Wi-Fi. L’étude que nous avons menée montre, par le biais de différentes simulations, que cette architecture réseau est une bonne candidate pour la transmission de flux à contraintes temporelles faibles. Une architecture réseau interconnectant différents bus CAN via un réseau fédérateur Ethernet commuté est ensuite considérée dans une seconde étude de cas ciblant les applications à fortes contraintes temporelles. Dans un premier temps, nous prenons en compte le cas d’un réseau fédérateur Ethernet-PQSE et, dans un second temps, le cas d’Ethernet-AVB. Cette étude nous permet de montrer l’impact des différentes techniques d’interconnexion sur les délais des flux du réseau.
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Amadou, Ibrahim. "Protocoles de routage sans connaissance de voisinage pour réseaux radio multi-sauts." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00763865.
Анотація:
L'efficacité énergétique constitue l'objectif clef pour la conception des protocoles de communication pour des réseaux de capteurs radio multi-sauts. Beaucoup d'efforts ont été réalisés à différents niveaux de la pile protocolaire à travers des algorithmes d'agrégation spatiale et temporelle des données, des protocoles de routage efficaces en énergie, et des couches d'accès au médium avec des mécanismes d'ordonnancement permettant de mettre la radio en état d'endormissement afin d'économiser l'énergie. Pour autant, ces protocoles utilisent de façon importante des paquets de contrôle et de découverte du voisinage qui sont coûteux en énergie. En outre, cela se fait très souvent sans aucune interaction entre les différentes couches de la pile. Ces travaux de thèse s'intéressent donc particulièrement à la problématique de l'énergie des réseaux de capteurs à travers des protocoles de routage et d'accès au médium. Les contributions de cette thèse se résument de la manière suivante : Nous nous sommes tout d'abord intéressés à la problématique de l'énergie au niveau routage. Dans cette partie, les contributions se subdivisent en deux parties. Dans un premier temps, nous avons proposé une analyse théorique de la consommation d'énergie des protocoles de routage des réseaux radio multi-sauts d'appréhender au mieux les avantages et les inconvénients des uns et des autres en présence des modèles de trafic variables, un diamètre du réseau variable également et un modèle radio qui permet de modéliser les erreurs de réception des paquets. À l'issue de cette première étude, nous sommes parvenus à la conclusion que pour être économe en énergie, un protocole de routage doit avoir des approches similaires à celle des protocoles de routage géographique sans message hello. Puis, dans un second temps, nous introduisons une étude de l'influence des stratégies de relayage dans un voisinage à 1 saut sur les métriques de performance comme le taux de livraison, le nombre de messages dupliqués et la consommation d'énergie. Cette étude est suivie par une première proposition de protocole de routage géographique sans message hello (Pizza-Forwarding (PF)) exploitant des zones de relayage optimisées et sans aucune hypothèse sur les propriétés du canal radio. Dans le but de réduire considérablement la consommation de PF, nous proposons de le combiner avec une adaptation d'un protocole MAC asynchrone efficace en énergie à travers une approche transversale. La combinaison de ces deux approches montre un gain significatif en terme d'économie d'énergie avec des très bon taux de livraison et cela quels que soient les scénarios et la nature de la topologique.
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Bazco, Nogueras Antonio. "Fundamental Limits and Algorithms in Decentralized and Cooperative Wireless Networks." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS172.
Анотація:
La coopération en réseau est connue pour apporter des gains multiplicatifs sous certaines hypothèses idéales. Cependant, les réseaux sans-fil actuels font face à de nombreuses contraintes, telles que des contraintes de délai serrées ou des liaisons de retour à débit limité. L'impact sur la performance de la transgression des hypothèses idéales a suscité un grand intérêt dans le milieu de la recherche. Néanmoins, l'accent a été mis sur des situations dans lesquelles l'information imparfaite est partagée par tous les nœuds, ce qui n'est pas réalisable dans de nombreux scénarios. Cette thèse vise à mettre en lumière la performance des environnements coopératifs dans lesquels l'information disponible à chaque nœud peut être différente. Nous nous concentrons sur le réseau distribué MIMO. Ce réglage se caractérise par avoir un partage parfait des données d'information et un partage imparfait des informations du canal. Nous caractérisons la métrique des degrés de liberté, qui est une approximation de la capacité à un SNR élevé. La contribution est double, puisque nous fournissons à la fois des schémas réalisables qui surpassent considérablement les solutions de la littérature et des limites supérieures qui illustrent jusqu'à quelle échelle l'environnement distribué est affecté par rapport au partage parfait. Une deuxième perspective consiste à limiter la transmission au paradigme du zéro-forçage et à analyser le taux à un SNR élevé pour comprendre si les pertes de performance dues à la décentralisation peuvent être calculées avec précision. Nous proposons un nouveau système de zéro-forçage adapté à la configuration décentralisée qui atteint asymptotiquement le taux centraliséNetwork cooperation is known to bring multiplicative gains under certain ideal assumptions. However, current wireless settings cope with many challenging constraints, as tight delay constraints, fast-changing channels, or rate-limited backhaul links. The topic of analyzing how the non-fulfillment of the ideal hypotheses impacts the performance has generated great interest in the research community. Nevertheless, the main focus has been on settings in which the imperfect information is shared by all the nodes, which is not feasible in many scenarios. This thesis aims for shedding light on the performance of cooperative settings in which the information available at each node may be different. We focus on the distributed Network MIMO. This setting is characterized by two main aspects: The perfect sharing of the user's information data and the imperfect sharing of the channel information. We start by characterizing the Degrees-of-Freedom metric of the setting, which is an approximation of the capacity at high SNR. The contribution is twofold, as we provide both achievable schemes that considerably outperform the solutions in the literature and upper-bounds that illustrate up to which scale the distributed setting is harmed with respect to the perfect-sharing setting. The second perspective consists in restricting the transmission to the conventional paradigm of Zero-Forcing and analyzing the achievable rate at high SNR to understand whether the performance losses from decentralized information can be accurately calculated. We propose a novel zero-forcing scheme tailored to the decentralized configuration that asymptotically attains the centralized rate
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Ndiaye, Moulaye A. A. "Évaluation de performance d’architecture de contrôle-commande en réseau dans un contexte incertain d’avant-vente." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0027/document.
Анотація:
Ce mémoire, réalisé dans le cadre d’une thèse sous convention CIFRE avec la société Schneider-Electric et l’Université de Lorraine à travers le laboratoire du CRAN, porte sur l’évaluation des performances temporelles des architectures de contrôle-commande distribuées sur un réseau de communication. Le besoin industriel s’exprime sous la forme d’un outil d’aide au dimensionnement des architectures en phase d’avant-vente caractérisée par une connaissance partielle de ces dernières. Le problème scientifique sous-jacent est relatif à la génération automatique des modèles servant de support à l’évaluation. En effet, l’évaluation des performances doit être réalisée pour un ensemble important d’architectures, dans un temps court, difficilement compatible avec une construction manuelle des modèles. Notre contribution porte sur la définition formelle, à l’aide de réseaux de Petri colorés et temporisés, d’un modèle « constructeur » d’architectures embarquant des mécanismes de configuration, d’instanciation et de paramétrage. Plusieurs algorithmes sont proposés pour, d’une part, construire automatiquement le modèle d’une architecture donnée, à partir d’une description formelle de sa topologie et d’une librairie de modèles d’équipements de contrôle-commande, et, d’autre part, pour générer les observateurs requis à partir d’une description formelle des performances à évaluer. Ces différents algorithmes ont été implantés dans un outil interfacé, d’une part avec l’outil Schneider de description des architectures, et, d’autre part avec le simulateur de l’outil CPN Tools qui fournit une estimation des performances via des simulations de Monte-Carlo. L’intérêt de cette approche a été illustrée sur la base de quelques architectures types fournies par la société Schneider-ElectricThis PhD dissertation, supported by CIFRE convention between the company Schneider-Electric and the University of Lorraine through the CRAN laboratory, deals with the assessment of temporal performances for a networked distributed control system. The industrial need was the development of a quotation and sizing tool of industrial control architecture during pre-sales stage. This stage is characterized by limited information about the process and the customers’ needs. The underlying scientific problematic was the ability to generate automatically models serving as support for the evaluation. In fact, performance assessment is realized for a wide range of architecture during a small amount of time, which is not compliant with a manual definition of the models. Our contribution is mainly based on a formal definition of a “builder” model with Colored and Timed Petri Nets which embeds mechanisms for configuration, instantiation and parameters setting of the architecture models. Several algorithms have been proposed for firstly build automatically the architecture Petri Nets model from a formal description of the topology and from a component model library and, secondly, for generating performance observers. Theses algorithms have been implemented on a tool gathering a user interface developed by Schneider –Electric and the Petri Nets simulator called CPN Tools which provides the performance assessment through Monte-Carlo simulation. The added value of this approach has been illustrated through case studies provided by Schneider-Electric
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Patel, Pankesh. "Environnement de développement d'applications pour l'Internet des objets." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00927150.
Анотація:
Application development in the Internet of Things (IoT) is challenging because it involves dealing with a wide range of related issues such as lack of separation of concerns, and lack of high-level of abstractions to address both the large scale and heterogeneity. Moreover, stakehol- ders involved in the application development have to address issues that can be attributed to different life-cycles phases when developing applications. First, the application logic has to be analyzed and then separated into a set of distributed tasks for an underlying network. Then, the tasks have to be implemented for the specific hardware. Apart from handling these issues, they have to deal with other aspects of life-cycle such as changes in application requirements and deployed devices. Several approaches have been proposed in the closely related fields of wireless sensor network, ubiquitous and pervasive computing, and software engineering in general to address the above challenges. However, existing approaches only cover limited subsets of the above mentioned challenges when applied to the IoT. This thesis proposes an integrated approach for addressing the above mentioned challenges. The main contributions of this thesis are: (1) a development methodology that separates IoT application development into different concerns and provides a conceptual framework to develop an application, (2) a development framework that implements the development methodology to support actions of stakeholders. The development framework provides a set of modeling languages to specify each development concern and abstracts the scale and heterogeneity related complexity. It integrates code generation, task-mapping, and linking techniques to provide automation. Code generation supports the application develop- ment phase by producing a programming framework that allows stakeholders to focus on the application logic, while our mapping and linking techniques together support the deployment phase by producing device-specific code to result in a distributed system collaboratively hosted by individual devices. Our evaluation based on two realistic scenarios shows that the use of our approach improves the productivity of stakeholders involved in the application development.
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Hervagault, Yoann. "Conception et réalisation d'un système efficace de communication et de coordination au sein d'une flotille de drones aquatiques de surface." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT048.
Анотація:
The work described herein concerns the development of a communication strategy for a fleet of USVs (Unmanned Surface Vehicles). This project's aim is to improve the performances of the SPYBOAT system, developed by the French company CT2MC to perform environmental monitoring missions in fresh waters. In order to successfully fulfill their task, autonomous surface vehicles must be able to maintain a reliable communication link. This thesis's goal is twofold and complementary:- propose the design of an antenna dedicated to the particular conditions of an USV environment and contained in the vessel's hull,- take into account the effective radio ranges and the limited onboard computing resources to develop an admissible deployment strategy.First, the system under study is identified through experiments performed in the Bourget Lake. The differential flatness property of the model is also proved for further use in the computation of reference trajectories.Subsequently, the characteristics of the USV are described from a radio-frequency point of view. The environmental conditions involved by the water proximity, the low heights of the antennas and the high density of conductive materials in unmanned systems are very challenging. The selected antenna configuration is a planar antenna array, composed of three elementary semi-circular monopoles. Low-height measurements over the ground in open space, in good agreement with simulations, have proven that the proposed antenna and the currently used wire antennas exhibit good electrical performances. Antennas simulations have shown that the radiation pattern loses its omnidirectional property when placed in the vessel's hull due to the reflexions on the embedded equipment, and multiple antennas are required to maintain a reliable communication link.Finally, an algorithm able to compute a feasible reference trajectory for a fleet of USVs is proposed. The flatness-based optimization algorithm takes into account communication constraints to ensure that none of the agents in the network becomes isolated. The optimization problem is solved offline to reduce the computation task of the embedded controller. Then, the trajectory tracking algorithm is implemented online via an LQR (Linear Quadratic Regulator) controller which has been simulated and successfully experimented under various scenarios over the real platforms of CT2MC. The experimental tests show that the pre-established communication constraints are preserved while minimizing the tracking errorLes travaux présentés dans cette thèse visent à améliorer les performances du système SPYBOAT, une gamme de drones aquatiques de surface développés par l'entreprise CT2MC et destinés à la réalisation de missions de surveillance environementale en eau douce. Afin de pouvoir mener à bien leurs missions, le maintien de la communication radio avec ces équipements est primordial à la fois pour pouvoir envoyer de nouvelles instructions aux agents, et pour évaluer l'état d'avancement de la mission. Les objectifs de cette thèse sont donc complémentaires:- concevoir une antenne dédiée à un véhicule autonome de surface et contenue dans sa coque,- développer une stratégie de déploiement qui prend en compte la portée radio et les ressources de calcul limitées.Dans un premier temps, les paramètres dynamiques d'un des modèles SPYBOAT ont été identifiés au cours d'une campagne de mesures réalisée sur le Lac du Bourget (73). Le modèle dynamique est ensuite approfondi afin de mettre en évidence sa platitude qui sera utilisée lors de la génération des trajectoires de référence.Ensuite, les conditions particulières d'un point de vue radio-fréquence sont abordées telles que la proximité de l'eau, les faibles hauteurs et le voisinage d'éléments conducteurs. La topologie choisie consiste en un réseau d'antennes constitué de 3 monopoles semi-circulaires. Les performances de cette antenne ont été évaluées par simulation et confirmées par le biais de mesures effectuées sur des prototypes. Les résultats montrent que ces antennes offrent des performances comparables aux dipoles filaires classiquement utilisés dans ce domaine.Enfin, nous proposons un algorithme de génération d'une trajectoire de référence pour une flotte de drones exploitant la platitude des systèmes à contrôler. Les contraintes de portée induites par l'utilisation de l'antenne sont prises en compte afin de garantir le contact radio avec chaque agent. Cette étape d'optimisation est réalisée en amont de la mission afin de minimiser la tâche alouée au contrôleur, qui consiste en une commande LQR (Linear Quadratic Regulator) à gain variable. Cette stratégie de commande a été simulée et testée avec succès sur un système réel
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Da, penha coelho Alexandre Augusto. "Tolérance aux fautes et fiabilité pour les réseaux sur puce 3D partiellement connectés." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT054.
Анотація:
Le paradigme de réseaux sur puce (NoC), basé sur un mécanisme modulaire de commutation par paquets, peut répondre à de nombreux défis de communication sur puce tels que la complexité du câblage, la latence des communications et la bande passante. De plus, les avantages combinés des circuits intégrés 3D et des NoCs offrent la possibilité de concevoir un système haute performance dans une zone limitée de la puce. Les NoCs 3D souffrent de certains problèmes de fiabilité tels que la variabilité des processus de fabrication 3D-IC. En particulier, le faible rendement de la connexion verticale a un impact significatif sur la conception des piles de matrices tridimensionnelles avec un grand nombre de TSV. De même, les progrès des technologies de fabrication de circuits intégrés entraînent une augmentation potentielle de leur sensibilité aux effets des rayonnements présents dans l'environnement dans lequel ils vont fonctionner. En fait, le nombre croissant de défaillances transitoires est devenu, au cours des dernières années, une préoccupation majeure dans la conception des systèmes de contrôle critiques. Par conséquent, l'évaluation de la sensibilité des circuits et des applications aux événements causés par les particules énergétiques présentes dans l'environnement réel est une préoccupation majeure à laquelle il faut répondre. Cette thèse présente donc des contributions dans deux domaines importants de la recherche sur la fiabilité : dans la conception et la mise en œuvre de schémas de routage à tolérance de pannes sans blocage pour les réseaux sur puce tridimensionnels émergents ; et dans la conception de cadres d'injection de défauts capables d'émuler des défauts transitoires simples et multiples dans les circuits basés sur HDL. La première partie de cette thèse aborde les problèmes des défauts transitoires et permanents dans l'architecture des NoCs 3D et présente une nouvelle unité de calcul de routage résiliente ainsi qu'un nouveau schéma de routage tolérant aux défauts d'exécution. Un nouveau mécanisme résilient est introduit afin de tolérer les défauts transitoires se produisant dans l'unité de calcul de route (RCU), qui est l'élément logique le plus important dans les routeurs NoC. En combinant un circuit de détection de défauts fiable à double échantillonnage au niveau du circuit et un mécanisme de réacheminement économique, nous développons une solution complète de tolérance aux fautes qui peut détecter et corriger efficacement ces erreurs fatales avant que les paquets affectés ne quittent le routeur. Pourtant, dans la première partie de cette thèse, un nouveau schéma de routage à tolérance de pannes pour les réseaux 3D sur puce à connexion verticale partielle appelé FL-RuNS est présenté. Grâce à une distribution asymétrique des canaux virtuels, FL-RuNS peut garantir une distribution de paquets à 100% sous un ensemble non contraint de temps d'exécution et de pannes permanentes des liaisons verticales. Dans le but d'émuler les effets du rayonnement sur les nouvelles conceptions de SoCs, la deuxième partie de cette thèse aborde les méthodologies d'injection de fautes en introduisant deux outils appelés NETFI-2 et NoCFI. NETFI-2 est une méthodologie d'injection de fautes capable d'émuler des défauts transitoires tels que SEU et SET dans un circuit HDL. Des expériences approfondies réalisées sur deux études de cas attrayantes sont présentées pour démontrer les caractéristiques et les avantages de NETFI-2. Enfin, dans la dernière partie de ce travail, nous présentons NoCFI comme une nouvelle méthodologie pour injecter des défauts multiples tels que les MBU et SEMT dans une architecture de réseaux sur puce. NoCFI combine ASIC-design-flow, afin d'extraire les informations de layout, et FPGA-design-flow pour émuler plusieurs défauts transitoiresNetworks-on-Chip (NoC) have emerged as a viable solution for the communication challenges in highly complex Systems-on-Chip (SoC). The NoC architecture paradigm, based on a modular packet-switched mechanism, can address many of the on-chip communication challenges such as wiring complexity, communication latency, and bandwidth. Furthermore, the combined benefits of 3D IC and Networks-on-Chip (NoC) schemes provide the possibility of designing a high-performance system in a limited chip area. The major advantages of Three-Dimensional Networks-on-Chip (3D-NoCs) are a considerable reduction in the average wire length and wire delay, resulting in lower power consumption and higher performance. However, 3D-NoCs suffer from some reliability issues such as the process variability of 3D-IC manufacturing. In particular, the low yield of vertical connection significantly impacts the design of three-dimensional die stacks with a large number of Through Silicon Via (TSV). Equally concerning, advances in integrated circuit manufacturing technologies are resulting in a potential increase in their sensitivity to the effects of radiation present in the environment in which they will operate. In fact, the increasing number of transient faults has become, in recent years, a major concern in the design of critical SoC. As a result, the evaluation of the sensitivity of circuits and applications to events caused by energetic particles present in the real environment is a major concern that needs to be addressed. So, this thesis presents contributions in two important areas of reliability research: in the design and implementation of deadlock-free fault-tolerant routing schemes for the emerging three-dimensional Networks-on-Chips; and in the design of fault injection frameworks able to emulate single and multiple transient faults in the HDL-based circuits. The first part of this thesis addresses the issues of transient and permanent faults in the architecture of 3D-NoCs and introduces a new resilient routing computation unit as well as a new runtime fault-tolerant routing scheme. A novel resilient mechanism is introduced in order to tolerate transient faults occurring in the route computation unit (RCU), which is the most important logical element in NoC routers. Failures in the RCU can provoke misrouting, which may lead to severe effects such as deadlocks or packet loss, corrupting the operation of the entire chip. By combining a reliable fault detection circuit leveraging circuit-level double-sampling, with a cost-effective rerouting mechanism, we develop a full fault-tolerance solution that can efficiently detect and correct such fatal errors before the affected packets leave the router. Yet in the first part of this thesis, a novel fault-tolerant routing scheme for vertically-partially-connected 3D Networks-on-Chip called FL-RuNS is presented. Thanks to an asymmetric distribution of virtual channels, FL-RuNS can guarantee 100% packet delivery under an unconstrained set of runtime and permanent vertical link failures. With the aim to emulate the radiation effects on new SoCs designs, the second part of this thesis addresses the fault injection methodologies by introducing two frameworks named NETFI-2 (Netlist Fault Injection) and NoCFI (Networks-on-Chip Fault Injection). NETFI-2 is a fault injection methodology able to emulate transient faults such as Single Event Upsets (SEU) and Single Event Transient (SET) in a HDL-based (Hardware Description Language) design. Extensive experiments performed on two appealing case studies are presented to demonstrate NETFI-2 features and advantage. Finally, in the last part of this work, we present NoCFI as a novel methodology to inject multiple faults such as MBUs and SEMT in a Networks-on-Chip architecture. NoCFI combines ASIC-design-flow, in order to extract layout information, and FPGA-design-flow to emulate multiple transient faults
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Hueber, Thomas. "Reconstitution de la parole par imagerie ultrasonore et vidéo de l'appareil vocal : vers une communication parlée silencieuse." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005707.
Анотація:
L'objectif poursuivi dans ce travail de thèse est la réalisation d'un dispositif capable d'interpréter une parole normalement articulée mais non vocalisée, permettant ainsi la " communication parlée silencieuse ". Destiné, à terme, à être léger et portatif, ce dispositif pourrait être utilisé d'une part, par une personne ayant subi une laryngectomie (ablation du larynx suite à un cancer), et d'autre part, pour toute communication, soit dans un milieu où le silence est requis (transport en commun, opération militaire, etc.), soit dans un environnement extrêmement bruité. Le dispositif proposé combine deux systèmes d'imagerie pour capturer l'activité de l'appareil vocal pendant " l'articulation silencieuse " : l'imagerie ultrasonore, qui donne accès aux articulateurs internes de la cavité buccale (comme la langue), et la vidéo, utilisée pour capturer le mouvement des lèvres. Le problème traité dans cette étude est celui de la synthèse d'un signal de parole " acoustique ", uniquement à partir d'un flux de données " visuelles " (images ultrasonores et vidéo). Cette conversion qualifiée ici de " visuo-acoustique ", s'effectue par apprentissage artificiel et fait intervenir quatre étapes principales : l'acquisition des données audiovisuelles, leur caractérisation, l'inférence d'une cible acoustique à partir de l'observation du geste articulatoire et la synthèse du signal. Dans le cadre de la réalisation du dispositif expérimental d'acquisition des données, un système de positionnement de la sonde ultrasonore par rapport à la tête du locuteur, basé sur l'utilisation combinée de deux capteurs inertiaux a tout d'abord été conçu. Un système permettant l'enregistrement simultané des flux visuels et du flux acoustique, basé sur la synchronisation des capteurs ultrasonore, vidéo et audio par voie logicielle, a ensuite été développé. Deux bases de données associant observations articulatoires et réalisations acoustiques, contenant chacune environ une heure de parole (continue), en langue anglaise, ont été construites. Pour la caractérisation des images ultrasonores et vidéo, deux approches ont été mises en œuvre. La première est basée sur l'utilisation de la transformée en cosinus discrète, la seconde, sur l'analyse en composantes principales (approche EigenTongues/EigenLips). La première approche proposée pour l'inférence des paramètres acoustiques, qualifiée de " directe ", est basée sur la construction d'une " fonction de conversion " à l'aide d'un réseau de neurones et d'un modèle par mélange de gaussiennes. Dans une seconde approche, qualifiée cette fois " d'indirecte ", une étape de décodage des flux visuels au niveau phonétique est introduite en amont du processus de synthèse. Cette étape intermédiaire permet notamment l'introduction de connaissances linguistiques a priori sur la séquence observée. Elle s'appuie sur la modélisation des gestes articulatoires par des modèles de Markov cachés (MMC). Deux méthodes sont enfin proposées pour la synthèse du signal à partir de la suite phonétique décodée. La première est basée sur une approche par concaténation d'unités ; la seconde utilise la technique dite de " synthèse par MMC ". Pour permettre notamment la réalisation d'adaptations prosodiques, ces deux méthodes de synthèse s'appuient sur une description paramétrique du signal de parole du type "Harmonique plus Bruit" (HNM).
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Le, Tien Anh. "Distributed cross-layer scalable multimedia services over next generation convergent networks : architectures and performances." Phd thesis, Institut National des Télécommunications, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00939068.
Анотація:
Multimedia services are the killer applications on next generation convergent networks. Video contents are the most resource consuming part of a multimedia flux. Video transmission, video multicast and video conferencing services are the most popular types of video communication with increasing difficulty levels. Four main parts of the distributed cross-layer scalable multimedia services over next generation convergent networks are considered in this research work, both from the architecture and performance point of views. Firstly, we evaluate the performance of scalable multimedia transmissions over an overlay network. For that, we evaluate the performance of scalable video end-to-end transmissions over EvalSVC. It is capable of evaluating the end-to-end transmission of SVC bit-streams. The output results are both objective and subjective metrics of the video transmission. Through the interfaces with real networks and an overlay simulation platform, the transmission performance of different types of SVC scalability and AVC bit-streams on a bottle-neck and an overlay network will be evaluated. This evaluation is new because it is conducted on the end-to-end transmission of SVC contents and not on the coding performance. Next, we will study the multicast mechanism for multimedia content over an overlay network in the following part of this PhD thesis. Secondly, we tackle the problems of the distributed cross-layer scalable multimedia multicast over the next generation convergent networks. For that, we propose a new application-network cross layer multi-variable cost function for application layer multicast of multimedia delivery over convergent networks. It optimizes the variable requirements and available resources from both the application and the network layers. It can dynamically update the available resources required for reaching a particular node on the ALM's media distribution tree. Mathematical derivation and theoretical analysis have been provided for the newly proposed cost function so that it can be applied in more general cases of different contexts. An evaluation platform of an overlay network built over a convergent underlay network comprised of a simulated Internet topology and a real 4G mobile WiMAX IEEE802.16e wireless network is constructed. If multicast is the one-to-many mechanism to distribute the multimedia content, a deeper study on the many-to-many mechanism will be done in the next part of the thesis through a new architecture for video conferencing services. Thirdly, we study the distributed cross-layer scalable video conferencing services over the overlay network. For that, an enriched human perception-based distributed architecture for scalable video conferencing services is proposed with theoretical models and performance analysis. Rich theoretical models of the three different architectures: the proposed perception-based distributed architecture, the conventional centralized architecture and perception-based centralized architecture have been constructed by using queuing theory to reflect the traffic generated, transmitted and processed at the perception-based distributed leaders, the perception-based centralized top leader, and the centralized server. The performance of these three different architectures has been considered in 4 different aspects. While the distributed architecture is better than the centralized architecture for a scalable multimedia conferencing service, it brings many problems to users who are using a wireless network to participate into the conferencing service. A special solution should be found out for mobile users in the next part of the thesis. Lastly, the distributed cross-layer scalable video conferencing services over the next generation convergent network is enabled. For that, an IMS-based distributed multimedia conferencing services for Next Generation Convergent Networks is proposed. [...]
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Berrebi, Johanna. "Contribution à l'intégration d'une liaison avionique sans fil. L'ingénierie système appliquée à une problématique industrielle." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00800141.
Анотація:
Dans un avion, un hélicoptère ou un lanceur actuel, des milliers de capteurs, pour la plupart non critiques sont utilisés pour la mesure de divers paramètres (températures, pressions, positions...) Les résultats sont ensuite acheminés par des fils vers les calculateurs de bord qui les traitent. Ceci implique la mise en place de centaines de kilomètres de câbles (500 km pour un avion de ligne) dont le volume est considérable. Il en résulte une grande complexité de conception et de fabrication, des problèmes de fiabilité, notamment au niveau des connexions, et une masse importante. Par ailleurs l'instrumentation de certaines zones est impossible car leur câblage est difficilement envisageable par manque d'espace. En outre, s'il est souvent intéressant d'installer de nouveaux capteurs pour faire évoluer un aéronef ancien, l'installation des câbles nécessaires implique un démantèlement partiel, problématique et coûteux, de l'appareil. Pour résoudre ces problèmes, une idée innovante a émergé chez les industriels de l'aéronautique : commencer à remplacer les réseaux filaires reliant les capteurs d'un aéronef et leur centre de décision par des réseaux sans fil. Les technologies de communication sans fil sont aujourd'hui largement utilisées dans les marchés de l'électronique de grande consommation. Elles commencent également à être déployées pour des applications industrielles comme l'automobile ou le relevé à distance de compteurs domestiques. Cependant, remplacer des câbles par des ondes représente un défi technologique considérable comme la propagation en milieu confiné, la sécurité, la sureté de fonctionnement, la fiabilité ou la compatibilité électromagnétique. Cette thèse est motivée d'une part par l'avancée non négligeable dans le milieu aérospatial que pourrait être l'établissement d'un réseau sans fil à bord d'aéronefs dans la résolution de problématique classiques comme l'allégement et l'instrumentation. Il en résulterait donc : * Une meilleure connaissance de l'environnement et de la santé de l'aéronef * Un gain sur le poids. * Un gain en flexibilité. * Un gain en malléabilité et en évolutivité. * Un gain sur la complexité. * Un gain sur la fiabilité D'autre part, étant donnée la complexité de la conception de ce réseau de capteur sans fil, il a été nécessaire d'appliquer une méthodologie évolutive et adaptée mais inspirée de l'ingénierie système. Il est envisageable, vu le nombre de sous-systèmes à considérer, que cette méthodologie soit réutilisable pour d'autre cas pratiques. Une étude aussi complète que possible a été réalisée autour de l'existant déjà établi sur le sujet. En effet, on peut en lisant ce mémoire de thèse avoir une idée assez précise de ce qui a été fait. Une liste a été dressée de toutes les technologies sans fil en indiquant leur état de maturité, leurs avantages et leurs inconvénients afin de préciser les choix possibles et les raisons de ces choix. Des projets de capteurs sans fil ont été réalisés, des technologies sans fil performantes et personnalisables ont été développées et arrivent à maturité dans des secteurs variés tels que la domotique, la santé, l'automobile ou même l'aéronautique. Cependant aucun capteur sans fil n'a été véritablement installé en milieu aérospatial car de nombreux verrous technologiques n'ont pas été levés. Fort des expériences passées, et de la maturité qu'ont prise certaines technologies, des conclusions ont été tirées des projets antérieurs afin de tendre vers des solutions plus viables. Une fois identifiés, les verrous technologiques ont été isolés. Une personnalisation de notre solution a été à envisager afin de remédier tant que faire se peut à ces points bloquants avec les moyens mis à disposition. La méthodologie appliquée nous a permis d'identifier un maximum de contraintes, besoins et exigences pour mieux focaliser les efforts d'innovation sur les plus importantes et choisir ainsi les technologies les plus indiquées.