Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Goniomètres“

Cette thèse porte sur la goniométrie d'émetteurs radioélectriques non coopératifs à partir de signaux reçus sur un réseau d'antennes. Les applications visées dans ce travail sont le scénario aéroporté, caractérisé par un nombre de source supérieur au nombre de capteurs, et le scénario en environnement urbain, caractérisé par des multi-trajets cohérents.Les méthodes de goniométrie conventionnelles telles que formation de voies et Capon ou encore les méthodes à haute résolution telles que MUSIC ne sont pas performantes dans de tels scénarios. La méthode du maximum de vraisemblance souffre d'une complexité de calcul incompatible avec les systèmes opérationnels actuels.Pour palier ces limitations, la goniométrie est traitée ici avec un formalisme parcimonieux, parfaitement adapté à l'utilisation de tables de calibration dans les systèmes opérationnels. Après avoir montré les intérêts d'une approche reposant sur une régularisation par la norme L0, cette thèse s'attaque aux verrous que sont le paramètre de régularisation et la convergence globale des algorithmes d'optimisation. Pour cela, nous construisons et étudions statistiquement des représentations parcimonieuses adaptées i) aux scénarios aéroportés, et ii) aux environnements urbains. L'équivalence avec le maximum de vraisemblance donné par une formulation contrainte permet alors de déterminer un intervalle théorique admissible pour le paramètre de régularisation. Nous étudions également les minimiseurs et les surfaces d’erreurs de différents critères d’optimisation. Cela nous permet de proposer des schémas itératifs de minimisation augmentant la probabilité de convergence globale et ainsi moins sensibles à l’initialisation. L'algorithme ALICE-L0 ainsi proposé permet de plus de séparer des sources proches
This thesis deals with the direction-of-arrival (DOA) estimation of non-cooperative radio transmitters from signals received on an antenna array. The applications targeted in this work are the airborne scenario, characterized by a number of sources higher than the number of sensors, and the urban environment scenario, characterized by coherent multipath.Conventional direction-of-arrival estimation methods such as beamforming and Capon method or high resolution methods such as MUSIC are not efficient in such scenarios. The maximum likelihood method suffers from a computational complexity incompatible with current operational systems.In order to overcome these limitations, the problem of direction-of-arrival estimation is treated here with a sparse formalism, perfectly adapted to the use of calibration tables in operational systems. After having shown the interests of an approach based on a regularization by the L0 norm, this thesis tackles the technical issues that are the regularization parameter and the global convergence of optimization algorithms. To this end, we construct and statistically study sparse representations adapted to i) airborne scenarios, and ii) urban environments. The equivalence with the maximum likelihood given by a constrained formulation then allows us to determine a theoretical admissible interval for the regularization parameter. We also study the minimizers and error surfaces of different optimization criteria. This allows us to propose iterative minimization schemes that increase the probability of global convergence and thus are less sensitive to initialization. In that respect, the proposed ALICE-L0 algorithm enables to separate close sources

L'expérience de spectrophoto-goniométrie conçue au LPG pour mesurer la réflectance bidirectionnelle (BRDF) de surfaces géophysiques granulaires et compactes poursuit trois objectifs: (1) améliorer la modélisation du transfert radiatif et valider les modèles de BRDF (2) analyser rigoureusement les observations par télédétection des surfaces terrestre et planétaires (3) constituer une base de données de BRDFs disponible pour la communauté planétologique. Au cours de cette thèse, ce système opto-mécanique, qui couvre les gammes UV-Vis-NIR (0. 3-5 [mu]m) selon un large éventail de configurations bidirectionnelles, a fait l'objet de nombreux tests et développements. Tout d'abord pour quantifier et limiter l'impact photométrique d'imperfections (dont l'inhomogénéité de l'éclairement), des dérives temporelles liées aux fluctuations de température et de divers phénomènes non reproductibles. Ensuite pour piloter, via un logiciel, les séquences d'acquisition en fonction d'options spectrales et géométriques dées par l'utilisateur. Afin de disposer de données exploitables, une procédure originale d'étalonnage photométrique a par ailleurs été formalisées puis concrétisée par l'obtention de la BRDF d'une surface de référence en Spectralon. L'étalonnage spectral a lui bénéficié de diverses techniques:cible de référence, cellule à gaz et spectrométrie à transformée de Fourier. Une fois opérationnel, le spectrophoto-goniomètre a permis d'étudier la BRDF du soufre et sa sensibilité à quelques phénomènes physiques propres aux environnements planétaires (sublimation, frittage, condensation). Le comportement retrodiffusant de certains échantillons, une caractéristique des surfaces planétaires non reproduite par les modèles, constitue à cet égard un résultat marquant. De telles expériences préfigurent l'extraction des propriétés texturales et photométriques du soufre suspecté à la surface du satellite jovien Io. La méthode retenue pour y parvenir est exposée.

Ce travail de thèse s'inscrit dans les thèmes de la photodégradation et de la biodégradation de polymère pouvant être ou non d'origine renouvelable. Il a pour principal objectif d'étudier la durabilité photochimique de différents polymères ou mélanges de polymères utilisés en particulier dans l'agriculture et donc soumis à un vieillissement climatique. La structure chimique des polymères est un des principaux paramètres susceptible d'influencer la photodégradation. Un ensemble de (co)polyesters comportant des unités aliphatiques, cycliques et / ou aromatiques a été sélectionné dans le but d'exprimer une relation structure / photodurabilité. Le photovieillissement des matériaux a été réalisé en conditions naturelles et en conditions accélérées. Des mécanismes de photo-oxydation ont été proposés pour chacun des matériaux à partir de l'évolution des propriétés viscoélastiques traduisant celle de la structure macromoléculaire. Dans ce contexte, l'étude de la durabilité de ces matériaux respectueux de l'environnement doit s'intéresser à des systèmes extrêmement complexes dont chaque constituant est susceptible d'évoluer. Cette caractéristique exige de mettre au point une méthodologie permettant de déterminer la composition d'un biocomposite et d'en suivre les modifications en cours de vieillissement en même temps que l'évolution de la structuration de ces matériaux.

Cette thèse étudie le design et la conception d’un Goniomètre Radio Fréquence (GRF) visant à assister les services de secours à la personne (e.g. équipes de sauvetage déblaiement), exploitant les téléphones des victimes à retrouver comme des balises de détresse radio. La conception est focalisée sur une interface audio, utilisant le son pour guider progressivement les sauveteurs vers la victime. L’ambition de la thèse est d’exploiter les mécanismes naturels propres à l’audition humaine pour améliorer les performances générales du processus de recherche plutôt que de développer de nouvelles techniques d’Estimation de Direction de Source (EDS).Les techniques d’EDS classiques sont tout d’abord exposées, ainsi qu’une série d’outils permettant d’en évaluer les performances. Basée sur ces outils, une étude de cas est proposée visant à évaluer les performances attendues d’un GRF portable, adapté aux conditions d’emploi nominales envisagées. Il est montré que les performances des techniques dites « à haute résolution » généralement utilisées pour l’EDS sont sérieusement amoindries lorsqu’une contrainte de taille/poids maximum est imposée sur le réseau d’antennes associé au GRF, particulièrement en présence de multi-trajets de propagation entre le téléphone ciblé et le tableau d’antenne.Par la suite, une étude bibliographique concernant la sonification par encodage de paramètres (Parameter Mapping Sonification) est proposée. Plusieurs paradigmes de sonification sont considérés et évalués en rapport à leur capacité à transmettre une information issue de différents designs de GRF envisagés. Des tests d’écoute sont menés, suggérant qu’après une courte phase d’entrainement les sujets sont capables d’analyser plusieurs flux audio en parallèle ainsi que d’interpréter des informations de haut niveau encodées dans des flux sonores complexes. Lesdits tests ont permis de souligner le besoin d’une sonification du GRF basée sur une hiérarchie perceptive de l’information présentée, permettant aux débutants de focaliser leur attention sans efforts et uniquement sur les données les plus importantes. Une attention particulière est portée à l’ergonomie de l’interface sonore et à son impact sur l’acceptation et la confiance de l’opérateur vis-à-vis du GRF (e.g. en ce qui concerne la perception du bruit de mesure pendant l’utilisation du GRF pendant la navigation).Finalement, un prototype virtuel est proposé, simulant une navigation basée sur le GRF dans un environnement virtuel pour en évaluer les performances (e.g. paradigmes de sonification proposés plus haut). En parallèle, un prototype physique est assemblé afin d’évaluer la validité écologique du prototype virtuel. Le prototype physique est basé sur une architecture radio logicielle, permettant d’accélérer les phases de développement entre les différentes versions du design de GRF étudiées. L’ensemble des études engageant les prototypes virtuels et physiques sont menées en collaboration avec des professionnels des opérations de recherche à la personne. Les performances des designs de GRF proposés sont par la suite comparées à celles des solutions de recherche existantes (géo-stéréophone, équipes cynotechniques, etc.).Il est montré que, dans le contexte envisagé, un simple GRF basé sur la sonification en parallèle des signaux provenant de plusieurs antennes directionnelles peut offrir des performances de navigations comparables à celles résultantes de designs plus complexes basés sur des méthodes à haute résolution. Puisque l’objectif de la tâche est de progressivement localiser une cible, la pierre angulaire du système semble être la robustesse et la consistance de ses estimations plutôt que sa précision ponctuelle. Impliquer l’utilisateur dans le processus d’estimation permet d’éviter des situations critiques où ledit utilisateur se sentirait impuissant face à un système autonome (boîte noire) produisant des informations qui lui semblent incohérentes
This research investigates the design of a radio Direction Finder (DF) for rescue operation using victims' cellphone as localization beacons. The conception is focused on an audio interface, using sound to progressively guide rescuers towards their target. The thesis' ambition is to exploit the natural mechanisms of human hearing to improve the global performance of the search process rather than to develop new Direction-Of-Arrival (DOA) estimation techniques.Classical DOA estimation techniques are introduced along with a range of tools to assess their efficiency. Based on these tools, a case study is proposed regarding the performance that might be expected from a lightweight DF design tailored to portable operation. It is shown that the performance of high-resolution techniques usually implemented for DOA estimation are seriously impacted by any size-constraint applied on the DF, particularly in multi-path propagation conditions.Subsequently, a review of interactive parameter mapping sonification is proposed. Various sonification paradigms are designed and assessed regarding their capacity to convey information related to different levels of DF outputs. Listening tests are conducted suggesting that trained subjects are capable of monitoring multiple audio streams and gather information from complex sounds. Said tests also indicate the need for a DF sonification that perceptively orders the presented information, for beginners to be able to effortlessly focus on the most important data only. Careful attention is given to sound aesthetic and how it impacts operators' acceptance and trust in the DF, particularly regarding the perception of measurement noise during the navigation.Finally, a virtual prototype is implemented that recreates DF-based navigation in a virtual environment to evaluate the proposed sonification mappings. In the meantime, a physical prototype is developed to assess the ecological validity of the virtual evaluations. Said prototype exploits a software defined radio architecture for rapid iteration through design implementations. The overall performance evaluation study is conducted in consultation with rescue services representatives and compared with their current search solutions.It is shown that, in this context, simple DF designs based on the parallel sonification of the output signal of several antennas may produce navigation performance comparable to these of more complex designs based on high-resolution methods. As the task objective is to progressively localize a target, the system's cornerstone appears to be the robustness and consistency of its estimations rather than its punctual accuracy. Involving operators in the estimation allows avoiding critical situations where one feels helpless when faced with an autonomous system producing non-sensical estimations. Virtual prototyping proved to be a sensible and efficient method to support this study, allowing for fast iterations through sonifications and DF designs implementations

Cette thèse s'intéresse à la conception électro-mécanique des appareils de rééducation fonctionnelle de type exosquelette. Nous avons élaboré une méthode de conception générale des orthèses passives ou actives, prenant en considération les mobilités de l'articulation, les perturbations musculaires, ainsi que le non-alignement possible entre l'axe articulaire et les axes de l'appareil. Cette approche permet de concevoir des exosquelettes isostatiques, qui en théorie ne contraignent pas le mouvement physiologique de l'articulation qu'ils entraînent. Cette méthode est d'abord utilisée pour concevoir un dispositif passif de mesure de la cinématique ou de la dynamique de l'articulation du genou. Nous utilisons la notion d'axe hélicoïdal instantané, bien connu en biomécanique, pour représenter le mouvement physiologique de cette articulation. Pour mesurer la position de cet axe, nous utilisons les mesures de position et de vitesse articulaires d'un goniomètre polyarticulé passif à 6 degrés de liberté conçu et testé dans le cadre de ces travaux. Dans un second temps, cette méthode a été appliquée à la conception d'une orthèse active pour le genou. Les premiers tests expérimentaux sont satisfaisants et confirment nos hypothèses. La commande en effort est facilitée grâce à la propriété d'iso-statisme du mécanisme. Outre la fonction de guidage et/ou de résistance aux mouvements articulaires, ce prototype peut également servir comme le précédent de dispositif de mesure de la cinématique ou de la dynamique de l'articulation. Parmi les applications possibles, on citera la récupération d'amplitude articulaire, ou l'assistance à la marche.