Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Réseaux assistés par drones“

Résumé Dans cet article, les environnements de formation assistés par ordinateur sont considérés comme une réponse partielle à la problématique contemporaine de la formation professionnelle technique. Dans cette perspective, le développement par l'élève technicien d'une connaissance fonctionnelle y est préconisé et sa signification définie. La nature de l'expertise y est étudiée en distinguant le sujet sur lequel elle porte, ses degrés de formalisation et de généralité, de même que ses origines diversifiées. Pour former les élèves, on y propose une organisation des connaissances du domaine en réseaux conceptuels technoscientifiques. On y justifie la nécessité d'incorporer à l'environnement de formation des stratégies de « gestion de l'ignorance » en raison d'une connaissance fragmentaire des savoirs véritables des élèves. À cette fin, on examine le contrôle des connaissances mobilisées dans l'acte d'apprendre et le contrôle des processus d'apprentissage.

Le terme violence qualifie un certain nombre de manifestations allant de l’altercation verbale jusqu’aux destructions de masse, en passant par l’agression physique, le viol, le meurtre, la torture, les mutilations, etc. Infligées ou subies, discontinues ou constantes, localisées ou endémiques, accidentelles ou motivées, ces expressions de la violence se compliquent encore par leur caractère tantôt privé, tantôt public, assumé et revendiqué ou dissimulé et renié. La violence est si protéiforme qu’elle ne cesse de voir les discriminants de sa catégorisation et les grilles de classification se démultiplier. Le critère est tantôt spatial (violence urbaine), tantôt social (violence conjugale, ouvrière), tantôt politique (répression, coercition, guerre, assassinat politique, terrorisme), économique (exploitation, injustice), sexuel (viol, maltraitance), ou encore psychologique (automutilations et autres actes pervers). Englober toutes ces manifestations dans une même perspective relève de la gageure (Michaud 2004 ; Crettiez 2008). Comment approcher pareils phénomènes aux formes et motivations aussi diversifiées selon les mêmes grilles théorico-méthodologiques? D’autant plus qu’à ces expressions physiques de la violence s’ajoutent toutes celles qui relèvent de la « violence symbolique ». Consentie (plus que subie), cette violence impose un certain ordre dans les manières d'être. Elle englobe tous les dispositifs dont usent les dominants pour que les dominés intériorisent et acceptent leur statut et leur état de dominés (Bourdieu & Wacquant 1992). Elle participe de cette violence structurelle inhérente à tout pouvoir, qu’il soit celui du pater familias ou du chef élu ou imposé. Elle peut être liée à la forme même de l'organisation sociale à laquelle on adhère et qu’elle tend à malmener. Le politiste norvégien Johan Galtung (1969) est sans doute le premier à l’évoquer, faisant remarquer que dans cette forme de violence il n’y a pas de lien évident et apparent entre les sujets. Inscrite dans des structures sociales, cette violence est plus insidieuse mais non moins destructrice. Outre ces violences dévastatrices du lien, l’anthropologie a mis en évidence un autre genre de violences, celles destinées précisément à instaurer le lien, à le suturer ou à le raffermir. Ces violences fondatrices qui ponctuent les rites de passage (tatouages, circoncisions, excisions, scarifications et autres marquages corporels), souvent violentes et non exemptes de douleur, ont pour finalité d’agréger les individus à des communautés. Initiatique, cette violence qui laisse une marque distinctive (du rang, du sexe, etc.), n’est jamais perçue comme telle par ceux qui l’adoptent (Bodiou et Briand 2015). Malgré la variété de ses expressions et de ses modes d’effectuation, l’acte de violence demeure aisément identifiable. En revanche, il en est tout autrement quand il s’agit de définir ce qu’est la violence. Tous les dictionnaires la mettent en rapport avec l’exercice d’une force brutale ou excessive en vue de soumettre, contraindre ou obtenir quelque chose. Pour la majorité des approches, la violence a été longtemps conçue comme un « usage délibéré de la force pour blesser ou détruire physiquement » (Gurr, 1970). Au milieu des années 1990, la définition de l’OMS en élargit l’acception. Se voulant exhaustive, elle intègre à la fois les actes individuels et communautaires, commis contre autrui ou auto-infligés; qu’ils soient interpersonnels ou collectifs. Elle couvre tout aussi bien les actes de violence que les menaces et intimidations de tous ordres, induisant des atteintes physiques, psychologiques, ou affectives. Toutefois, cette définition demeure encore fortement associée aux violences physiques et n'évoque pas clairement et suffisamment les violences psychologiques et morales découlant d’actes verbaux, d'attitudes et autres conduites symboliques. Plus largement, F. Héritier (1996 : 17) appelle « violence toute contrainte de nature physique ou psychique susceptible d'entraîner la terreur, le déplacement, le malheur, la souffrance ou la mort d'un être animé; tout acte d'intrusion qui a pour effet volontaire ou involontaire la dépossession d'autrui, le dommage ou la destruction d'objets inanimés (…) ». Complète et exhaustive, cette définition souligne, une fois encore, la difficulté à parler de la violence de manière générale. La violence est une force dont l’exercice s’inscrit immanquablement dans le cadre de normes partagées. Ce sont de telles normes qui caractérisent, in fine, ce qui relève ou non de la violence. Celle-ci est justement le plus souvent un dépassement de la règle ou de la norme admise, une démesure. Elle est ce qui remet en cause l’existence de ce qu’Hanna Arendt (1989 : 283) appelle « un monde commun ». Yves Michaud (1978 : 101) le dit avec ses mots : la violence « tient plus à la dissolution des règles qui unifient le regard social qu’à la réalité qu’elle peut avoir ». À ce titre, la manifestation de la violence est l’indice d’une rupture de consensus, dont la finalité est de contraindre et de faire mal, de manière volontaire et apparemment gratuite. Elle est tantôt une infraction, tantôt un outrage. Chaque société désigne ce qu’elle considère comme violent en tentant de le réduire par l’éthique, la culture, le droit, la contrainte et en lui opposant… de la violence. Ce sont les logiques qui président à ces choix que l’anthropologue ne cesse de pointer dans leur singularité pour tenter de comprendre le phénomène dans son universalité. Même si le catalogue des actes de violence semble infini, et l’imagination des bourreaux individuels et collectifs incommensurablement fertiles, il n’en demeure pas moins que cette violence s’exerce toujours ou du moins le plus souvent selon des logiques inscrites dans un contexte historico-culturel. La « violence » est enchâssée dans une matrice éthique et obéit à une échelle de valeurs qui rend sa perception et, partant, sa signification variables selon les normes de référence en usage. Polymorphe, elle est également et nécessairement polysémique; et sa perception culturellement et sociohistoriquement déterminée. Des châtiments tolérés naguère (sectionner la langue des blasphémateurs, noyer des femmes adultères), sont décriés par des sociétés contemporaines pratiquant d’autres formes de violence (chaise électrique ou injection létale), estimées moins cruelles à leurs yeux. Ce sont en général les actes et conduites jugés illégitimes qui sont qualifiés de violents; tous ceux, tout aussi violents, mais exercés au nom d’une règle partagée ou par un pouvoir considéré comme légitime, ne sont pas tenus pour de la violence; ils sont perçus comme une coercition, une contrainte. Que ce soit pour Hobbes (2000) ou Weber (1959), l’usage légitime de la violence prévient la violence. Dès lors, il n’est plus de la violence. Loin d’être un phénomène débridé, la violence est souvent un outil savamment orchestré destiné à faire obéir ou à punir. Qu’elle soit privée ou publique, la violence est toujours inscrite dans une matrice symbolique qui structure ses modes d’effectuation et lui donne sens aux yeux de ses protagonistes. Ainsi devient-elle légitime pour son auteur; et parfois même pour celui qui la subit, la vivant comme une fatalité ou se considérant comme victime expiatoire. Ainsi, est-elle une « configuration » (Elias, 1989) où les adversaires sont aussi des partenaires agissant selon des règles partagées. Une propension devenue routinière consiste à toujours considérer la violence comme une réactivité instinctive, motivée par une pure répétition pavlovienne et paresseuse. Les études des violences urbaines ont pu montrer que celles-ci peuvent être un indicateur d’inégalité ou de défiance vis-à-vis des institutions; et, partant, l’expression d’une volonté de négociation. La manifestation de la violence est un « signal de danger » nous dit Lewis Coser (1982). Autrement dit, la violence fait à la fois signe et sens. Elle n’est pas que l’expression du chaos et du désordre. L’exercice de la violence (notamment politique) a le souci à la fois de l’efficacité et de la légitimité. Le plus souvent, la violence n’est ainsi qualifiée qu’en rapport aux seuls faits concrets, quantifiables et mesurables. Or, d’un point de vue anthropologique, la violence intègre à la fois l’éthique, les valeurs partagées, les sentiments, etc. La rumeur, l’ironie ou la satire peuvent être ressenties comme plus violentes que des coups. Physique, psychologique ou symbolique, la violence est toujours un fait « construit » à partir d’une culture partagée; dont la perception et l’intensité sont étroitement en rapport avec les normes communément admises. Quelle que soit la forme de son expression, la violence demeure un « fait social total »; car elle est toujours enchâssée dans d’autres faits sociaux qui démultiplient ses logiques et ses univers de sens (politique, religieux, économique, social etc.) (Clastres, 1977 ; Kilani, 2006). Instinct naturel, moyen d’imposer l’ordre social ou vecteur du changement social? La violence est une des catégories les plus discutées dans les sciences humaines et sociales; mobilisant terrains et théories pour saisir un phénomène en passe de figurer parmi les universaux et ne cessant de réinventer ses formes d’expression. Pour Thomas Hobbes (2000), l’une des références inévitables dans ces débats, l’homme est un être « duplice », naturellement violent mais socialement dans l’obligation de rechercher la répression de son agression en acceptant de se conformer aux règles d’une instance qui lui permettrait de vivre en société. Pour Hobbes, c’est l’égalité primordiale entre les hommes qui serait à l’origine des affrontements. Jean-Jacques Rousseau (1971) reproche au philosophe britannique d’avoir attribué à l’homme vivant dans l’état de nature les attributs et les passions propres à l’homme vivant dans la société. Ces deux postures spéculatives vont constituer dans une large mesure le cadre de pensée dans lequel seront débattues thèse et contre-thèse sur la nature violente ou non de l’homme. La première défend le caractère inné de la violence, tandis que la seconde la considère comme un acquis culturel. En anthropologie, l’intérêt pour la violence comme phénomène, est présent dès les premiers travaux qui ont pu montrer que toutes les sociétés contiennent de la violence, la produisent, l’utilisent et la gèrent. Mise en avant par Max Weber (1959) dans sa théorie de l’État comme monopole de la violence légitime, elle est popularisée par les travaux de René Girard (1972, 1978). Pour ce philosophe et anthropologue, les désirs de l’homme sont mimétiques et engendrent une violence fondée sur la « rivalité ». L’homme désire les mêmes objets que son prochain, et son désir augmente en fonction de celui de l’autre. Ce désir mimétique débouche sur la violence qui, de proche en proche, devient générale et concerne toute la société. Pour y remédier, Girard s’écarte des thèses wébériennes qui préconisent l’instauration d’une violence légitime confiée à l’État. Il postule que les hommes déplacent leur hostilité sur une victime émissaire (Girard, 1972). C’est le sens du sacrifice présent dans toutes les sociétés humaines. C’est le « désir mimétique » à l’origine de la violence qui caractérise l’être humain en société. Pour empêcher le saccage de cette violence réciproque, présente dans l’essentiel des rapports humains et dans toutes les sociétés dès le début de leur formation, la communauté sacrifie une victime arbitraire consensuelle. La haine de chacun est transférée sur cette victime émissaire dont la mise à mort est expiatoire. Elle sauve la communauté et lui permet de survivre. En évitant la violence destructrice de la communauté, cette violence sacrificielle et pacificatrice se transforme en une violence fondatrice. Les anthropologues se sont également intéressés à la forme institutionnelle de la violence. Ainsi, la guerre mobilisera l’essentiel des théories. Une approche naturaliste développée notamment par André Leroi-Gourhan (1965), postule que la guerre (comme violence institutionnelle) est la conséquence de l'évolution naturelle de l'Homme, qui de chasseur devient guerrier. Pour cet ethnologue et penseur des techniques et de la culture, la violence humaine relèverait du biologique. Postulant que la guerre est une extension de la chasse, il considère que l’homme, à l’instar de l’animal, est un être prédateur et donc violent par nécessité. Le social et l'institutionnel sont ainsi naturalisés. La violence permet de se procurer les rares ressources disponibles. Une telle approche rejoint celle qui met en rapport la guerre et les pénuries de nourriture dans les sociétés primitives. D’autres thèses, plus répandues, estiment certains modèles culturels, comme la virilité, l'autoritarisme culturel et la religion, à l'origine immédiate et exclusive de cette violence. Ce courant culturaliste considère la violence comme un phénomène culturel. Une de ses premières figures, Ruth Benedict (1950), a tenté d’opposer la culture apollinienne des Indiens Pueblos, qu’elle considère comme communautaire et pacifique, à celle des Indiens des plaines, qu’elle définit comme passionnés et agressifs et dont elle qualifie la culture de dionysiaque. Une autre approche culturaliste, celle de Claude Lévi-Strauss, voit dans la violence un mode d’échange, un « échange malheureux ». Pour le théoricien du structuralisme, la guerre est l’expression d’un échec dans l'échange entre communautés, lequel échange est à ses yeux fondateur des sociétés. L’anthropologie Pierre Clastres (1977) réfutera toutes ces théories pour soutenir que la guerre est constitutive de la société primitive. Elle n’est, selon lui, ni un instinct animal, ni la conséquence d’un manque, ni l’expression d’un ethos culturel, ni un échange raté. Elle est au fondement même de l’être ensemble. Étant sans hiérarchie, la société primitive use de la guerre contre l’Autre comme moyen de raffermir son unité. Depuis Thomas Hobbes, la violence hors d'un cadre prescrit par l'État est considérée comme une pathologie sociale. Contre cette vision, Pierre Clastres soutient que les violences (apparemment déviantes ou criminelles) s'inscrivent dans un univers social, culturel et symbolique pour faire sens. Poussée à ses limites, cette approche compréhensive risque de conduire à soutenir des légitimations au nom du relativisme culturel. Dans un monde où génocides, guerres, terrorismes et autres destructions de masse sont devenus une réalité quotidienne, plusieurs auteurs soutiennent la thèse de Norbert Elias (1989) sur le recul de la violence et la domestication de l’animal humain. Contre-intuitive, cette thèse est défendue par plusieurs historiens sur la base de travaux sur des archives judiciaires, dont l'historien Jean-Claude Chesnais (1981 : 14) qui estime qu' « il y a au cours des derniers siècles une régression considérable de la violence criminelle ». Si aujourd’hui on parle de son omniprésence, c’est parce que le seuil de tolérance aurait baissé. Nous serions devenus plus sensibles à la violence, subjectivement. Ceux qui rejettent une telle thèse préfèrent souligner le nombre et la diversification des formes des violences : génocides, attentas, terrorismes, etc. (Wieviorka, 2004). En effet, la violence a pris des formes inédites en rapport avec la complexification de notre organisation sociale. La technologie a contribué à une certaine sophistication de la violence et à sa mise à distance. Sa « domestication » s’opère par sa taylorisation. L’acte de tuer ou de perpétrer un génocide est noyé dans les échelons de la décision (du général qui décide au soldat qui exécute) et dans une « chaîne opératoire » plus ou moins longue. Grâce à cette « taylorisation », la violence se trouve aujourd’hui « domestiquée ». L’euphémisation par la technologie (écrans) la rend supportable par celui qui l’exécute; tout comme le sacré l’avait déjà rendue acceptable et supportable aux yeux, à la fois, de celui qui la donne et de celui qui la subit (Matthew, 2017 ; Blaya, 2011). Quoi qu’il en soit, le développement vertigineux de la technologie, et de l’organisation bureaucratique, contribue à cette « banalisation du mal » (Arendt 1991) en rendant moins perceptibles et plus insidieuses ces violences. Les armes biologiques sont moins spectaculaires dans leur usage mais plus dévastatrices dans leurs effets, tout comme les drones tuent de façon aussi chirurgicale que silencieuse (Chamayou 2013). Il suffit également de penser à toutes les formes de cyberviolence qui se développent dans le monde virtuel des réseaux sociaux, à l’instar du « revenge porn » ou « cyber-rape » (Blaya, 2011). Ce type de violence s’effectue en général sans échange verbal direct. Le registre du langage et l’émotion qu’il produit sont ainsi annulés, privant la victime de repères et d’alertes. Le « bourreau » est également protégé puisqu’il ne voit pas et il n’entend pas la réaction que produit son acte sur la victime. Dans cette nouvelle configuration que produit la cyberviolence, l‘agresseur n’est pas nécessairement plus fort, mais dispose de plus de latitude pour nuire. La thèse du recul de la violence ne tient pas suffisamment compte de sa sophistication, qui arrive à l’occulter. En revanche, la montée de la violence, souvent signalée, peut n’être que le signe d’un abaissement du seuil de tolérance face à des conduites plus ou moins agressives. En réalité, la notion de violence renvoie à deux dimensions, l’une factuelle et l’autre normative. Elle qualifie les effets de la force physique au regard de la transgression des normes socialement établies (Robert & al. 2008 ; Mucchielli, 2008).

Les drones autonomes sont envisagés pour une multitude d'applications au service de la société du futur. Du point de vue des réseaux sans-fil de la prochaine génération, les drones ne sont pas seulement prévus dans le rôle d'utilisateurs passifs connectés au réseau cellulaire, mais aussi comme facilitateurs actifs de la connectivité dans le cadre de réseaux assistés par drones. L'avantage déterminant des drones dans tous les scénarios d'application potentiels est leur mobilité. Pour tirer pleinement parti de leurs capacités, des méthodes de planification de trajectoire flexibles et efficaces sont une nécessité impérative. Cette thèse se concentre sur l'exploration de l'apprentissage automatique, en particulier l'apprentissage par renforcement (RL), comme une classe prometteuse de solutions aux défis de la gestion de la mobilité des drones. L'apprentissage par renforcement profond est l'un des rares cadres qui nous permet de nous attaquer directement à la tâche complexe du contrôle des drones dans les scénarios de communication, étant donné qu'il s'agit généralement de problèmes d'optimisation non convexes et NP-difficile. De plus, le RL profond offre la possibilité d'équilibrer les objectifs multiples de manière directe, il est très flexible en termes de disponibilité d'informations préalables ou de modèles, tandis que l'inférence RL profonde est efficace sur le plan informatique. Cette thèse explore également les défis que représentent un temps de vol fortement limité, la coopération entre plusieurs drones et la réduction de la demande de données d'entraînement. La thèse explore aussi la connexion entre les réseaux assistés par drone et la robotique
Autonomous unmanned aerial vehicles (UAVs), spurred by rapid innovation in drone hardware and regulatory frameworks during the last decade, are envisioned for a multitude of applications in service of the society of the future. From the perspective of next-generation wireless networks, UAVs are not only anticipated in the role of passive cellular-connected users, but also as active enablers of connectivity as part of UAV-aided networks. The defining advantage of UAVs in all potential application scenarios is their mobility. To take full advantage of their capabilities, flexible and efficient path planning methods are necessary. This thesis focuses on exploring machine learning (ML), specifically reinforcement learning (RL), as a promising class of solutions to UAV mobility management challenges. Deep RL is one of the few frameworks that allows us to tackle the complex task of UAV control and deployment in communication scenarios directly, given that these are generally NP-hard optimization problems and badly affected by non-convexity. Furthermore, deep RL offers the possibility to balance multiple objectives of UAV-aided networks in a straightforward way, it is very flexible in terms of the availability of prior or model information, while deep RL inference is computationally efficient. This thesis also explores the challenges of severely limited flying time, cooperation between multiple UAVs, and reducing the training data demand of DRL methods. The thesis also explores the connection between drone-assisted networks and robotics, two generally disjoint research communities

Avec les progrès dans les communications sans fil, le réseau maillé sans fils (WMN) est apparu comme une solution à la couverture et à la capacité limitée des réseaux d'infrastructure. Un WMN est un réseau ad-hoc multi-sauts dans lequel les routeurs participants acheminent le trafic pour le compte de tiers. Malgré les avantages et l'efficacité accrue de nombreuses applications, plusieurs problèmes doivent encore être résolus, notamment des facteurs critiques influant sur les performances des WMNs tels que l'évolutivité, la stabilité de la connectivité réseau, la qualité de service, la sécurité et les problèmes d'interférence. Face à ce défi, cette thèse explore une nouvelle approche des réseaux, à savoir le concept de réseau défini par logiciel (SDN). Dans une configuration SDN, l'intelligence située au niveau des périphériques réseau est déplacée dans une entité centrale communément appelée le contrôleur SDN. Dans cette architecture, le contrôleur SDN prend toutes les décisions et dicte à chaque périphérique réseau comment router les flux de données. Dans cette thèse, l'accent est mis sur l'évaluation des améliorations de la gestion de réseau que SDN pourrait apporter aux WMNs. En particulier, nous avons analysé et déterminé le type de granularité de contrôle SDN envisageable pour ce type de réseaux ainsi que les solutions techniques permettant de mettre en œuvre ce concept pour de meilleures performances
With advances in wireless communications, Wireless Mesh Network (WMN) has emerged as one solution to the limited coverage and capacity of infrastructure networks. A WMN is a multihop ad-hoc network where participating routers forward traffic on behalf of others. Despite the advantages and increased efficiency in many applications, several challenges still need to be solved and especially critical factors influencing the performance of WMNs such as scalability, network connectivity steadiness, Quality of Service (QoS), security, and interference problems. In the face of this challenge, this thesis explores a new approach for networks, namely the concept of Software-Defined Network (SDN). In an SDN configuration, the intelligence located at network devices level is moved within a central entity commonly referred to as the SDN controller. In this architecture, the SDN controller takes all decisions and dictates to each network device how to route data flows. In this thesis, the focus is on evaluating network management improvements that SDN could make in WMNs. Particularly, we analyzed and determined what kind of SDN control granularity that could be envisaged for this type of networks as well as the technical solutions to implement this concept for better performance

Avec les progrès dans les communications sans fil, le réseau maillé sans fils (WMN) est apparu comme une solution à la couverture et à la capacité limitée des réseaux d'infrastructure. Un WMN est un réseau ad-hoc multi-sauts dans lequel les routeurs participants acheminent le trafic pour le compte de tiers. Malgré les avantages et l'efficacité accrue de nombreuses applications, plusieurs problèmes doivent encore être résolus, notamment des facteurs critiques influant sur les performances des WMNs tels que l'évolutivité, la stabilité de la connectivité réseau, la qualité de service, la sécurité et les problèmes d'interférence. Face à ce défi, cette thèse explore une nouvelle approche des réseaux, à savoir le concept de réseau défini par logiciel (SDN). Dans une configuration SDN, l'intelligence située au niveau des périphériques réseau est déplacée dans une entité centrale communément appelée le contrôleur SDN. Dans cette architecture, le contrôleur SDN prend toutes les décisions et dicte à chaque périphérique réseau comment router les flux de données. Dans cette thèse, l'accent est mis sur l'évaluation des améliorations de la gestion de réseau que SDN pourrait apporter aux WMNs. En particulier, nous avons analysé et déterminé le type de granularité de contrôle SDN envisageable pour ce type de réseaux ainsi que les solutions techniques permettant de mettre en œuvre ce concept pour de meilleures performances
With advances in wireless communications, Wireless Mesh Network (WMN) has emerged as one solution to the limited coverage and capacity of infrastructure networks. A WMN is a multihop ad-hoc network where participating routers forward traffic on behalf of others. Despite the advantages and increased efficiency in many applications, several challenges still need to be solved and especially critical factors influencing the performance of WMNs such as scalability, network connectivity steadiness, Quality of Service (QoS), security, and interference problems. In the face of this challenge, this thesis explores a new approach for networks, namely the concept of Software-Defined Network (SDN). In an SDN configuration, the intelligence located at network devices level is moved within a central entity commonly referred to as the SDN controller. In this architecture, the SDN controller takes all decisions and dictates to each network device how to route data flows. In this thesis, the focus is on evaluating network management improvements that SDN could make in WMNs. Particularly, we analyzed and determined what kind of SDN control granularity that could be envisaged for this type of networks as well as the technical solutions to implement this concept for better performance

Ce travail de thèse avait pour objectif de développer des capteurs électrochimiques, basés sur des réactions de transfert assistés d’ions aux interfaces liquide | liquide. Le dispositif électrochimique utilisé repose sur la formation d’une micro-interface entre l’eau et le 1,2-dichloroéthane (eau | DCE), obtenue par un micropore percé par un laser dans un film de polyimide. Cette micro-interface supportée a été conçue pour obtenir des mesures reproductibles et significatives. Parce que la pollution aquatique par les métaux lourds est considérée comme l'un des problèmes environnementaux les plus importants, nos études se sont particulièrement focalisées sur les transferts assistés de Pb(II) et de Cd(II), seuls ou en mélange, par le 8-Hydroxyquinoline (8-HQ), et de Ba(II)) par le 18-couronne-6 (18C6). La voltampérométrie cyclique a été utilisée pour comprendre les mécanismes de transfert ainsi que la détermination de la stœchiométrie des complexes formés. Des mesures complémentaires par spectrométrie de masse et spectrophotométrie UV-Visible ont permis de confirmer ces stœchiométries. L’ensemble de ces mesures montre clairement que le dispositif expérimental proposé est bien adapté pour quantifier électrochimiquement des espèces, même si elles ne sont pas électroactives. Dans des perspectives d’applications industrielles, nous avons démontré la possibilité et l’efficacité de la mise en œuvre d’un dispositif d’analyse en ligne. Ce procédé semble très prometteur en raison de sa simplicité et de son faible coût, avec la possibilité de réutiliser la solution organique pour une série de mesures. Enfin, nous avons également testé des réseaux de micropores à la place d’un seul micropore, dans le but d’accroître la sensibilité du dispositif. Nous avons montré clairement leur intérêt pour atteindre des valeurs de concentrations plus faibles et représentatives du domaine de l’environnement. Toutes les études menées au cours de cette thèse montrent comment le dispositif expérimental utilisé est prometteur et performant
This thesis aims to develop electrochemical sensors based on ion assisted transfer reactions at liquid | liquid interfaces. The electrochemical device used is based on the formation of a micro-interface between water and 1,2-dichloroethane (water | DCE), obtained by a micropore drilled by a laser in a polyimide film. This micro-interface has been designed to obtain reproducible and meaningful measurements. Because water pollution by heavy metals is considered as one of the most important environmental problems, our studies focused particularly on assisted transfers of Pb (II) and Cd (II), alone or in mixture, by the 8-Hydroxyquinoline (8-HQ), and Ba (II)) by the 18-crown-6 ether (18C6). Cyclic voltammetry was used for understanding the mechanisms of transfer, and for determining the stoichiometry of the formed complexes. Complementary measurements by mass spectrometry and UV-visible spectrophotometry have confirmed these stoichiometries. All measures clearly show that the proposed experimental device is well suited for quantifying the electrochemically species, even if they are not electroactive.In prospects of industrial applications, we have demonstrated the feasibility and effectiveness of the implementation of the proposed device for online analysis. This process appears very promising because of its simplicity and its low cost, and with the possibility of reusing the organic solution for many measurements. Finally, in order to increase the sensitivity of the device, we also tested micropore arrays instead of a single micropore. We have clearly shown the interest in achieving lower concentrations values hence more representative of the environment. All studies in this thesis show how the used experimental device is promising and well performing

Avec des prévisions de milliards d'appareils connectés, l'Internet des objets (IoT) est le moteur de l'évolution des réseaux de communication sans fil. Cette augmentation exponentielle du nombre d'appareils connectés s'accompagne d'une prolifération d'applications hétérogènes et de nouveaux cas d'utilisation sans fil très différents des services multimédias classiques. Par rapport aux systèmes de communication classiques, les systèmes de communication sans fil de prochaine génération devraient offrir des débits de données très élevés, une grande fiabilité, une faible latence, une amélioration de la qualité de service (QoS) perçue par les utilisateurs ainsi qu'une augmentation du nombre d'utilisateurs pris en charge. Pour répondre à ces exigences, certains des éléments clés que les futurs systèmes de communication doivent exploiter comprennent de nouvelles techniques d'accès au spectre telles que l'accès multiple non orthogonal (NOMA) et l'accès au spectre non coordonné, les réseaux auto-organisés (SON) et les réseaux de communication assistés par des drones (UAV). L'objectif principal de cette thèse est d'exploiter ces éléments clés pour fournir de nouvelles solutions d'allocation de ressources et de configuration de réseaux qui visent à optimiser l'utilisation des ressources radio disponibles dans ces systèmes de prochaine génération. Diverses configurations sont considérées, comprenant les systèmes sans fil avec trafic hétérogène, l'accès non coordonné au spectre dans les SON et les systèmes de communication assistés par des drones. Pour chaque configuration, une solution exploitant la technique NOMA est proposée. Les résultats ainsi obtenus montrent que les solutions proposées surpassent les techniques de l’état de l’art
With a forecasted number of billions of connected devices, the Internet of Things (IoT) is driving the evolution of wireless communication networks. This exponential increase in the number of connected devices is accompanied by a proliferation of heterogeneous IoT applications, resulting in the emergence of new wireless use cases that greatly differ from conventional multimedia services. When compared to previous communication systems, next generation wireless communication systems are expected to provide very high data rates, high reliability, low latency, improvement in the quality of service (QoS) perceived by users and an increase in the number of supported users.To meet these requirements, some of the key elements future communication systems must leverage include novel spectrum access techniques such as non-orthogonal multiple access (NOMA) and uncoordinated spectrum access, self-organized networks (SON) and unmanned aerial vehicles (UAV)-aided communication networks. The main objective of this thesis is to exploit these key elements to provide novel resource allocation and net-work design solutions that aim at optimizing the use of available radio resources in next generation wireless communication networks. Different settings are considered, spanning wireless systems with heterogeneous mobile traffic requirements, uncoordinated spectrum access in SONs and UAV-aided communication systems. For each setting, a solution leveraging NOMA scheduling is proposed. The obtained results of the proposed solutions are promising, where these solutions are shown to outperform existing techniques from the literature

L’analyse de flux d’évènements pour reconnaître des comportements complexes prédéfinis (Complex Event Processing – CEP) permet d’interpréter et de réagir à des quantités importantes de données ne pouvant être appréhendées telles quelles. Dans cette thèse, nous fournissons le cadre théorique général d’un CEP en adoptant une approche purement formelle qui assure une possibilité de vérification et d’analyse du processus de reconnaissance. Nous définissons un langage, le langage des chroniques, permettant de décrire les comportements complexes à reconnaître. Nous formalisons la notion de reconnaissance de chronique à l’aide d’une sémantique ensembliste fondée sur une représentation arborescente des reconnaissances. Dans une visée applicative, nous développons ensuite deux modèles du processus de reconnaissance. Le premier est réalisé avec le formalisme des réseaux de Petri colorés et permet de valider les principes de reconnaissance en faisant notamment ressortir les problèmes de concurrence et de modularité. Le second implémente directement le formalisme mathématique sous la forme d’une bibliothèque C++ appelée Chronicle Recognition Library (CRL) et disponible en open source. Nous tirons parti de cette implémentation pour traiter deux cas d’applications liés à l’insertion des drones dans l’espace aérien. La première vise à surveiller la cohérence d’un système de drones insérés dans le trafic aérien, en cas de pannes de liens de communication. Notre application permet d’une part de vérifier la cohérence des procédures actuellement mises en place en cas de pannes ; et d’autre part de compléter ces procédures par des alarmes dans les situations inévitables causées par des erreurs humaines. La seconde application surveille le bon respect des procédures de sécurité d’un drone partant en mission et traversant diverses zones, contrôlées ou non, de l’espace aérien
Recognising complex predefined behaviours by the analysis of event flows (Complex Event Processing - CEP) alows to interpret and react to large quantities of data wich one would not be able to apprehend alone. In this Ph.D. thesis, we provide a general theoretical framework for CEP through a purely formal approach ensuring the possibility to check and analyse the recognition process. We define a language, the chronicle language, allowing the description of the complex behaviours to be recognised. We formalise the notion of chronicle recognition through a set semantics based on an arborescent representation of recognitions. In order to use this framework, we then develop two models of the recognition process. The first relies on coloured Petri nets and allows the validation of recognition principles including concurrency and modularity issues. The second model directly implements the mathematical formalism in a C++ library, chronicle recognition library (CRL), wich is avaible in open source. We use this implementation to fulfil two applications linked to the insertion of unmanned aircraft system inside air traffic in case of communication link breakdowns. This application allows, on the other hand, to check the consistency of the procedures currently followed in case of failures ; and, on the other hand, to complete these procedures with alarms in case of unavoidable situations caused by human errors. The second application oversees that the security procedures of an unmanned aircraft flying through controlled or uncontrolled airspace are correctly followed

La plupart des applications des avions drones sont liées à l'observation d'événements au sol. En particulier, les suivi de cibles terrestres mobiles, qu'elles soient statiques, lentes ou rapides, est une tâche essentielle pour un drone. L'objectif global de la thèse est de proposer des méthodes qui permettent à un drone de suivre une cible terrestre, dans les conditions suivantes: - Le drone est de type voilure fixe équipé d'une caméra monoculaire. - Présence d'obstacles qui occultent la visibilité de zones au sol. - Existence de zones d'exclusion aérienne qui limitent le mouvement aérien. - Restrictions sur le champ de vue du capteur qui assure le suivi (caméra) - Différents comportements de la cible : elle peut évoluer librement ou sous contraintes dynamiques (cas d'une voiture par exemple), et peut être neutre ou évasive~: dans ce dernier cas, elle peut exploiter la présence d'obstacles pour éviter d'être perçue par le drone. Trois approches pour aborder ce problème sont proposées dans la thèse : - Une méthode basée aux lois de contrôle et de la navigation, - Une méthode basée sur la prédiction des déplacements de la cible, - Et une approche basée sur la théorie des jeux. Des résultats obtenus par des simulations réalistes et avec un drone sont présentés, pour évaluer et comparer les avantages et inconvénients de chacune des approches. Des extensions au cas "multi-drones" sont aussi proposées
Most applications of Unmanned Aerial Vehicles are related to events that occur on the ground. In particular, ground target tracking, be the target static, slowly moving or maneuvering at high speeds, is an essential task for UAVs. The overall objective of this thesis is to provide methods to endow a drone to autonomously track a moving ground target, under the following conditions: - A fixed wing UAV equipped with a monocular camera. - Presence of obstacles that hinder ground visibility. - No Fly Zones that limit the airspace. - Restrictions on the field of view of the observing sensor (a camera) - Various target dynamics and behavior: the target may be either moving on an open field or on a road network, and also has dynamic constraints (e. G. If it is a car). It can be neutral or evasive: in the latter case, it can exploit the presence of obstacles, denoted as "shadows" to avoid being tracked by the UAV, making the problem akin to a "hide and seek" game. The thesis proposes three approaches to tackle this problem: - A control based navigation method, - An adversarial predictive method, - And a discrete game theoretic approach. Results obtained in realistic simulations and with an actual UAV are presented to evaluate and compare the pros and cons of each approach. Extensions to the multi-drone case are also considered

La motivation qui a initié le projet de recherche ANR « Démonstrateur Gun Launched Micro Air Vehicle » est le besoin d’avoir un engin portatif qui permettrait d’obtenir rapidement des images d’une zone d’intérêt située à quelques centaines de mètres, avec la possibilité de pouvoir observer l’intérieur des bâtiments à travers leurs fenêtres ou en allant les explorer directement. Pour répondre à ce besoin, l’Institut franco-allemand de recherche de St Louis a eu l’idée de lancer un minidrone hélicoptère avec un canon. Le GLMAV, sous la forme d’un projectile, est lancé à partir d‘un tube portable à une distance de 500 m et une altitude de 100 m, où il pourra commencer à transmettre des images de la zone à observer. L’utilisation d’un système hybride projectile/minidrone a deux principaux avantages : cela permet d’augmenter l’autonomie du drone, et les premières images de la zone d’intérêt sont obtenues très rapidement. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la phase de transition, passer d’un projectile à un mini hélicoptère. Un modèle aérodynamique détaillé du GLMAV a été obtenu sur toute son enveloppe de vol. En prenant en compte les difficultés rencontrées lors de la phase de transition (perturbations des capteurs dues à l’accélération de 2500g au lancement, conditions initiales variables), nous avons développé une stratégie de commande, et une loi de commande en vitesse basée sur la technique du backstepping. Cette stratégie de commande a été validée en simulation. La loi de commande en orientation a été validée sur le prototype du GLMAV. Des travaux sur le flux optique, pour obtenir les vitesses latérales, ont été commencés
The motivation that initiated the ANR research project "Démonstrateur Gun Launched Micro Air Vehicle" is the need to have a portable system which would permi tto quickly obtain images of an zone of interest placed at some hundred of meters, with the possibility to observe inside buildings either by their windows or by going inside them.To answer this need, the French-German Research Institute of St Louis got the idea o fusing a gun launched rotorcraft-MAV. The GLMAV, in its projectile form, is launched from a portable launching tube to a distance of 500m and a height of 100m, where it will collect and transmit visual information from the scene. The use of a projectile/rotorcraft-MAV hybrid system has two main advantages : it allows extending the MAV range,and the first images of the interest zone are obtained very quickly. During this PhD, we studied the transition phase, the passage from a projectile to a rotorcraft-MAV. A detailed aerodynamic model of the GLMAV has been obtained over his whole flight envelope. Taking into account the difficulties encountered during the transition phase (perturbation of the sensors caused by the 2500g acceleration at the launch, varying initial conditions),we developed a control strategy, and a velocity control law based on the backstepping methodology. This control strategy has been validated in simulation. The attitude control law has been validated on the GLMAV prototype. Studies on optical flow, to obtain the lateral velocities of the GLMAV, have been started

Au cours des dernières années, les drones civils sont devenus un outil intéressant dans la photographie aérienne et dans les travaux de photogrammétrie. Cela a poussé le LOEMI (Laboratoire d’Opto-Electronique, Métrologie et Instrumentation) de l'IGN (Institut National de l'Information Géographique et Forestière) de mettre au point une nouvelle caméra aérienne mieux adaptée pour l'exploitation photogrammétrique et métrologiques des images que les caméras grand public. Cette caméra est composée essentiellement d'un capteur CMOS ``global-shutter'', d'une centrale inertielle IMU, et d'un système sur puce (FPGA + 2 CPUs) pour la gestion de l'acquisition des images. Ce SoC/FPGA ouvre la porte à l'implémentation temps-réel des algorithmes de traitement d'image. Parmi les travaux futurs de l'IGN, on peut distinguer certaines applications qui nécessitent l'acquisition des images aériennes avec un temps d'exposition long, comme par exemple les prises de vue aériennes en bande spectrale étroite et les prises de vue aériennes de nuit. Ce type de prises de vue manifeste un flou de bougé dans les images dû aux mouvements erratiques du drone. Cette thèse consiste en l'implémentation dans la caméra légère de l'IGN d'un algorithme qui permet de remédier ce problème de flou de bougé. La première partie de ce travail a été consacrée au développement de la méthode qui consiste à acquérir plusieurs images avec un temps de pose court, puis utiliser un algorithme de traitement d'image afin de générer une image empilée finale avec l'équivalent d'un temps de pose long. Les paramètres des orientations correctes pour le ré-échantillonnage des images sont obtenus par l'estimation de la transformation géométrique entre la première image et la nième image à partir des points d'intérêts détectés par FAST dans la première image et les points homologues obtenus par corrélation dans les autres images accélérées par les capteurs inertiels intégrés à la caméra. Afin d'accélérer le traitement de calcul de notre algorithme, certaines phases sont accélérées en les implémentant dans le matériel (SoC/FPGA).Les résultats obtenus sur des jeux de tests acquis avec un drone type Copter 1B UAV et la caméra ultra-légère de l'IGN montrent que l'image finale empilée ne présente pas un flou de bougé. Les résultats de temps des différentes phases de l'algorithme montrent aussi que l'exécution de notre algorithme a un temps quasi-nulle. Un des sous-produits intéressants de ces travaux est la ré-étalonnage des capteurs IMU
In the recent years, the civilian UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) have become an interesting tool in aerial photography and in photogrammetry. This led the LOEMI (Laboratoire d'Opto-électronique, de Métrologie et d'Instrumentation) team of IGN (Institut National de l'Information Géographique) to design an light-weight digital camera better adapted for exploiting photogrammetry and metrology applications than consumer cameras. This camera consists essentially of a CMOS ``global shutter'' sensor, an inertial measurement unit IMU, and a system on chip (FPGA + 2 CPUs) used originally to acquire image data from the sensor. This SoC/FPGA-based camera opens the door to implement in hardware some real-time image processing algorithms. Night-time surveys and narrow spectral band with imagery are one of the next applications targeted by IGN, this type of applications needs a long-exposure time imagery that usually exhibits a motion blur due to erratic movements of the UAV. This thesis consists in the implementation on the light-weight IGN camera of an alogirithm which makes it possible to remedy this problem of motion blur. The first part of this work was devoted to the development of the method which consists in acquiring several images with a short exposure time and then using an image processing algorithm in order to generate a stacked image with the equivalent of a long-exposure time. To obtain the correct parameters for the resampling of images, the presented method accurately estimates the geometrical relation between the first and the nth image, taking into account the internal parameters and thedistortion of the camera. Features are detected in the first image by the FAST detector, than homologous points on other images are obtained by template matching aided by the IMU sensors. In order to speed up the processing of our algorithm, some phases are accelerated by implementing them in the hardware (SoC / FPGA).The results obtained on real surveys show that the final stacked image does not present a motion blur. The time results of the different phases of the algorithm also show that the execution of the algorithm has a quasi-zero time. One of the interesting byproducts of this work is the recalibration of the IMU sensors

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 civil
For 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