Дисертації з теми "Observations by UAV"

Contrairement aux carottes de glace polaires, les variations isotopiques dans les carottes de glace tibétaines compliquent l'interprétation des signaux de température. L'une des principales raisons est que dans les régions de mousson aux latitudes basses et moyennes, les isotopes de l'eau sont influencés par des processus convectifs et nuageux. Il est nécessaire de mieux comprendre le comportement des isotopes de l'eau et les contrôles dynamiques impliqués dans la transpiration et la convection de l'humidité. Des observations in situ à grande échelle et des profils verticaux des isotopes de la vapeur pendant la convection seraient utiles, mais ces données sont rares. Le but de cette thèse a été de documenter les variations horizontales, verticales et temporelles de la mousson d'Asie de l'Est. D’abord, afin de documenter les variations horizontales près de la surface et saisonnières de la composition isotopique stable de l’eau en Chine, nous avons effectué des observations in situ des isotopes de la vapeur d'eau sur une vaste région de la Chine (plus de 10 000 km) pendant les saisons de pré-mousson et de mousson, à l'aide d'un système de mesure des isotopes de la vapeur d'eau nouvellement conçu et installé sur un véhicule. Nous avons constaté que les variations spatiales de la vapeur δ18O sont principalement contrôlées par la distillation de Rayleigh le long des trajectoires des masses d'air pendant la saison de pré-mousson, et sont fortement influencées par différentes sources d'humidité, les processus de recyclage continental et la convection le long du transport de l'humidité pendant la saison de la mousson. Ces résultats donnent un aperçu de la distribution spatiale et de la variabilité saisonnière de la composition isotopique de l'eau en Asie de l'Est et de leurs facteurs de contrôle, et soulignent la nécessité d'interpréter les enregistrements proxy dans le contexte du système régional et des sources d'humidité. Ensuite, pour mieux comprendre les processus physiques qui contrôlent la distribution verticale des isotopes de la vapeur et sa variabilité intra-saisonnière et saisonnière, nous avons observé les profils verticaux des isotopes de la vapeur de l'atmosphère jusqu'à la haute troposphère (de la surface du sol à 3856 m jusqu'à 11000 m d'altitude) de juin à octobre dans le sud-est du plateau tibétain à l'aide d'un drone spécialement conçu à cet effet. Pour l’échantillonnage, nous avons utilisé des sacs d’air, mais avons rencontré des problèmes de perméabilité généralement associés à ces sacs. Pour corriger ces problèmes, nous avons développé un modèle de diffusion et en avons calibré les paramètres avec des expériences de laboratoire. Ceci nous a permis de documenter pour la première fois que la distribution verticale des isotopes de la vapeur d'eau atmosphérique pendant toute la période de la mousson jusqu'à la haute troposphère, avec une résolution verticale et une gamme d'altitudes sans précédent. Nous constatons que les profils verticaux de la composition isotopique de la vapeur d'eau reflètent une combinaison de processus à grande échelle, en particulier la convection profonde et le recyclage continental le long des trajectoires, et les processus convectifs locaux, en particulier le détrainement convectif et la sublimation des cristaux de glace. Les variations saisonnières et intra-saisonnières observées sont généralement cohérentes verticalement, en raison du fort mélange convectif vertical et du détrainement convectif local de la vapeur provenant des basses couches, et reflètent les variations de convection profonde le long des trajectoires
Unlike polar ice core records, the isotope variations in Tibetan ice cores challenge the interpretation of temperature signals. One of the main reasons is that in monsoon regions at low and middle latitudes, water isotopes are influenced by convective and cloud processes. A deeper understanding of water isotope behavior and the dynamical controls involved in moisture transpiration and convection is needed. Large-scale in-situ observations and vertical profiles of vapor isotopes during convection would be helpful. However, such data are rare. The aim of this thesis was to document horizontal, vertical, and temporal variations in the isotopic composition of water in East Asian monsoon region. First, to document the horizontal and seasonal variations of water isotopes near the surface across China, we made in-situ observations of near-surface vapor isotopes over a large region (over 10000 km) across China in both pre-monsoon and monsoon seasons, using a newly-designed vehicle-based vapor isotope monitoring system. We found that the observed spatial variations of vapor δ18O are mainly controlled by Rayleigh distillation along air mass trajectories during the pre-monsoon period, but are significantly influenced by different moisture sources, continental recycling processes, and convection along moisture transport during the monsoon period. These results provide an overview of the spatial distribution and seasonal variability of water isotopic composition in East Asia and their controlling factors and emphasize the need to interpret proxy records in the context of the regional system and moisture sources. Second, to better understand the physical processes that control the vertical distribution of vapor isotopes and its intra-seasonal and seasonal variability, we observed the vertical profiles of atmosphere vapor isotopes up to the upper troposphere (from the ground surface at 3856m up to 11000m a.s.l.) from June to October in the southeastern Tibetan Plateau using a specially-designed unmanned-aerial-vehicle (UAV) system. For the sampling, we chose to carry air bags on UAVs as a portable sampling device, but encountered the permeability problem commonly associated with these bags. To corrected for this problem, we developed a diffusion model with diffusion parameters calibrated through laboratory experiments. This allows us to document for the first time the vertical distribution of atmospheric water vapor isotopes across the entire monsoon period up to the upper troposphere, boasting an unprecedented vertical resolution and altitude range. We find that the vertical profiles of water vapor isotopic composition reflect a combination of large-scale processes, in particular deep convection and continental recycling along trajectories, and local convective processes, in particular convective detrainment, and sublimation of ice crystals. The observed seasonal and intra-seasonal variations are generally vertically coherent, due to the strong vertical convective mixing and local convective detrainment of vapor originating from the low levels, and are mainly due to deep convection along trajectories

Mankind's way of life is the main driver of a planetary-scale change that is marked by the growing of human population's demand of energy, food, goods, services and information. As a result, it have emerged new ecological, economical, social and geopolitical concerns. In this scenario, SAR remote sensing is a potential tool that provides unique information about the Earth's properties and processes that can be used to solve societal challenges of local and global dimension. SARs, which are coherent systems that are able to provide high resolution images with weather independence, represent a suitable alternative for EO with diverse applications. Some examples of SAR application areas are topography (DEM generation with interferometry), agriculture (crop classification or soil moisture), or geology (monitoring surface deformation). In this framework, the encompassing objective of the present doctoral work has been part of the implementation and the subsequent evaluation of capabilities of two X-band SAR sensors. On the one hand, the RISKSAR-X radar designed to be operated at ground to monitor small-scale areas of observation and, on the other, the ARBRES-X sensor designed to be integrated into small UAVs. Despite its inherently dissimilar conception, the concurrence of both sensors has been evidenced along this manuscript. By taking advantage of the similarities between them, it has been possible to analogously assess both sensors to obtain conclusions. In this context, the common link has been the development of the polarimetric OtF operation mode of the RISKSAR-X, allowing this sensor to be operated equivalently to the ARBRES-X. Regarding the RISKSAR-X SAR sensor, several hardware contributions have been developed during part of this Ph.D. with the aim of improving the system performance. By endowing the system with the capability to operate in the fully polarimetric OtF acquisition mode, the relative long scanning time has been reduced. It is of great interest since the measured scatterers that present a short term variable reflectivity during the scanning time, such as moving vegetation, may degrade the extracted parameters from the retrieved data and the SAR image reconstruction. During this doctoral activity, it has been studied the image blurring, the decorrelation and the coherence degradation introduced by this effect. Furthermore, a new term in the differential interferometric coherence that takes into account the image blurring has been introduced. Concerning the ARBRES-X SAR system, one of the main objectives pursued during this Ph.D. has been the integration of the sensor into a small UAV MP overcoming restrictions of weight, size and aerodynamics of the platform. The use of this type of platforms is expected to open up new possibilities in airborne SAR remote sensing, since it offers much more versatility than the commonly used fixed wings UAVs. Different innovative flight strategies with this type of platforms have been assessed and some preliminary results have been obtained with the use of the ARBRES-X SAR system. During the course of the present doctoral work, much effort has been devoted to achieve the first experimental repeat-pass interfereometric results obtained with the UAV MP together with the ARBRES-X. Moreover, the sensor has been endowed with fully polarimetric capabilities by applying the improvements developed to the RISKSAR-X radar, which is another example of the duality between both systems. Finally, a vertical and a semicircular aperture have been successfully performed obtaining SLC images of the scenario, which envisages the capability of the UAV MP to perform tomographic images and complete circular apertures in the future. In conclusion, the UAV MP is a promising platform that opens new potentials for several applications, such as repeat-pass interferometry or differential tomography imaging with the realization of almost arbitrary trajectories.
El mode de viure de la humanitat és el principal motor d'un canvi a escala planetària que està marcat per la creixent demanda d'energia, d'aliment, de béns, de serveis i d'informació de les poblacions humanes. Com a resultat, han sorgit noves inquietuds ecològiques, econòmiques, socials i geopolítiques. En aquest escenari, la detecció remota SAR és una eina potencial que proporciona informació única sobre les propietats i processos de la Terra que es pot utilitzar per resoldre reptes socials de dimensió local i global. Els SARs, que són sistemes coherents que poden proporcionar imatges d'alta resolució amb independència del temps, representen una alternativa adequada per a l'observació de la Terra. Alguns exemples d'àrees d'aplicació SAR són la topografia (generació de DEM amb interferometria), l'agricultura (classificació de cultius o humitat del sòl) o la geologia (monitoratge de deformació superficial). En aquest context, l'objectiu general del present doctorat ha estat part de la implementació i posterior avaluació de les capacitats de dos sensors SAR de banda X. D'una banda, el radar RISKSAR-X dissenyat per funcionar a terra i monitoritzar àrees d'observació a petita escala i, d'altra, el sensor ARBRES-X dissenyat per ser integrat en petits UAVs. Malgrat la seva concepció inherentment diferent, la concurrència d'ambdós sensors s'ha evidenciat al llarg d'aquest manuscrit. Aprofitant les similituds entre ells, s'han pogut avaluar de forma anàloga els dos sensors per obtenir conclusions. En aquest sentit, el vincle comú ha estat el desenvolupament del mode de funcionament polimètric OtF del RISKSAR-X, permetent que aquest sensor operi de forma equivalent a l'ARBRES-X. Pel que fa al sensor RISKSAR-X, s'han desenvolupat diverses contribucions hardware durant part d'aquest doctorat amb l'objectiu de millorar el rendiment del sistema. En dotar el sistema de la possibilitat d'operar en el mode d'adquisició totalment polarimètric OtF, s'ha reduït el relatiu llarg temps d'escaneig. Això és de gran interès ja que els blancs mesurats que presenten una reflectivitat variable a curt termini, com ara la vegetació en moviment, poden degradar els paràmetres extrets de les dades recuperades i la reconstrucció d'imatges SAR. Durant aquesta activitat doctoral s'ha estudiat el desenfocat de la imatge, la decorrelació i la degradació de la coherència introduïts per aquest efecte. A més, s'ha introduït un nou terme en la coherència interferomètrica diferencial que té en compte el desenfocat de la imatge. Pel que fa al sistema ARBRES-X, un dels principals objectius perseguits durant aquest doctorat ha estat la integració del sensor en un petit UAV MP superant les restriccions de pes, grandària i aerodinàmica de la plataforma. S'espera que l'ús d'aquest tipus de plataformes obri noves possibilitats en la detecció remota SAR aerotransportada, ja que ofereix molta més versatilitat que els UAV d'ales fixes habituals. S'han avaluat diferents estratègies de vol innovadores amb aquest tipus de plataformes i s'han obtingut resultats preliminars amb l'ús del sistema ARBRES-X. Durant el transcurs del present treball, s'ha dedicat molt esforç a assolir els primers resultats experimentals d'interferometria de múltiple passada obtinguts amb l'UAV MP conjuntament amb l'ARBRES-X. A més, el sensor ha estat dotat de capacitats totalment polarimètriques aplicant les millores desenvolupades al radar RISKSAR-X, el qual constitueix un altre exemple de la dualitat entre ambdós sistemes. Finalment, s'han realitzat amb èxit una apertura vertical i semicircular obtenint imatges SLC de l'escenari, el qual permet preveure la capacitat de l'UAV MP per a realitzar imatges tomogràfiques i apertures circulars completes en el futur. En conclusió, l'UAV MP és una plataforma prometedora que obre nous potencials per a diverses aplicacions, com ara la interferometria de múltiple passada o la tomografia diferencial amb la realització de trajectòries gairebé arbitràries.

Depuis ces dernières décennies, peu de sujets de la géologie de l’ingénieur ont attiré autant l’attention de la communauté scientifique que ceux traitant des risques naturels et plus particulièrement des instabilités gravitaires de grandes ampleurs reconnues sous les termes de DSGSD (Deep Seated Gravitational Slope Deformation) et de DSL (Deep Seated Landslide). Basée sur un nombre limité de cas d’étude à l’échelle naturelle (couplage datation et surveillance récente), la dynamique temporelle à court terme reste l’un de leurs aspects les moins étudiés aujourd’hui. Nous avons choisi l’exemple du massif de la Cristallère, situé en haute Vallée d’Aspe dans les Pyrénées béarnaises, où le DSL de la Cristallère a été récemment identifié et analysé à partir de deux méthodes de datation.Dans la continuité de ce travail, notre première approche consiste à évaluer la dynamique temporelle à court terme des mouvements de ce versant à différentes échelles et à partir de différentes méthodes de positionnement par satellites (constellations GPS et GLONASS) : positionnement multistations RGP (Réseau Géodésique Permanent), statique géodésique avec pivot et statique rapide avec pivot. Nous insistons dans ce travail, compte tenu des résultats originaux obtenus, sur l’intérêt du différentiel GNSS (Global Navigation Satellite System) avec un pivot qui se doit d’être proche géographiquement des observations à mener afin d’assurer une précision suffisante (de l’ordre du cm).Les observations et l'exploitation des modèles numériques de terrain issues des relevés aériens à différentes échelles obtenus avec un drone du type « aile volante » constituent la deuxième approche de ce travail de recherche. Elles viennent compléter la cartographie du site et démontrer l’existence d’un DSGSD à partir d’une caractérisation géomorphométrique haute résolution et haute précision (de l’ordre du cm également) ; elles permettent d’affiner la délimitation du DSL de la Cristallère et de sa zone la plus active (Pène du Thès) et du DSL du Peilhou.À ces deux approches complémentaires (combinaison de données tridimensionnelles ponctuelles et surfaciques), s’ajoutent préalablement un relevé de terrain géologique etgéophysique (mesures structurales, tomographies de résistivités électriques et profils électromagnétiques Very Low Frequency) ainsi qu’une analyse des archives disponibles sur les ouvrages présents dans le versant instable, tels que la galerie drainante de la centrale hydroélectrique du Baralet et l’ancien tunnel ferroviaire du Peilhou.L’utilisation combinée de ces trois approches confirme que les mouvements profonds du massif de la Cristallère sont encore actifs avec un forçage sismique avéré : la prise de conscience du rôle que peut jouer le DSGSD est tout aussi fondamentale. Ainsi tous les ouvrages existants dans le massif, ou les projets d’aménagement ou de réhabilitation sur ce site doivent considérer l’existence d’une déstructuration, lente et progressive de l’ensemble du massif (DSGSD). Par ailleurs, la méthodologie développée dans ce travail se veut générale et peut être utilisée pour surveiller et suivre, à court et moyen terme, tous types de mouvement de terrain, et en particulier les glissements de terrain ou rocheux, profonds ou superficiels, lents ou rapides
For these last decades, few subjects of the geology of the engineer have drawn the attention of the scientific community as much as those dealing of the natural hazards and more particularly with large-scale gravitational instabilities known as DSGSD (Deep Seated Gravitational Slope Deformation) and DSL (Deep Seated Landslide). Based on few cases study on a natural scale (dating and recent monitoring), short term temporal dynamics remains one of their least studied aspects today. We made the choice of the Cristallère massif as an example. It is located in Upper Aspe Valley of the Pyrenees (Béarn region). The Cristallère DSL was recently identified and analyzed through two dating methods.On the basis of this work, our first approach consists in assessing short term temporal dynamics of these slopes movements on various scales and with various methods of satellites positioning (GPS and GLONASS constellations): multistation positioning RGP (Permanent Geodetic Network in France), statics geodetic with pivot and fast static with pivot. We insist in this work, given the original results obtained, on the interest of the differential GNSS (Global Navigation Satellite System) with a pivot which must be geographically close to the observations to be carried out in order to ensure sufficient accuracy (cm).Observations and exploitation of drone digital elevation models of the site from aerial surveys at different scales obtained with a “flying wing” are the second approach to this research work. They complete the mapping of the site and demonstrate the existence of a DSGSD based on a high resolution and high precision geomorphometric characterization (cm); they make it possible to refine the delimitation of the Cristallère DSL and its most active area (Pène du Thès) and the Peilhou DSL.In addition to these two complementary approaches, a geological and geophysical survey (structural geology measurements, electrical resistivity tomographies and electromagnetic profiles Very Low Frequency surveys) and an analysis of the available data on the structures present in the unstable slope, such as the large diameter underground water pipe for the hydroelectric plant of Baralet and the former railway tunnel of Peilhou. The combined use of these three approaches confirms that the deep movements of the Cristallère massif are still active with proven seismic forcing: awareness of the potential role taken by the DSGSD is then fundamental. Thus, all the existing structures in the massif or the projects on this site (new constructions or rehabilitation of old structures) have to consider the existence of a slow and gradual change of the entire massif (DSGSD). Moreover, the methodology developed in this work is intended to be general. It also makes possible to monitor and follow, in the short and medium term, all types of ground movement, in particular landslides or rockslides, deep or superficial, slow or fast

Сформовано вхідний математичний опис бортової системи ідентифікації кадрів на цифровому зображенні місцевості. Запропоновано категорійні моделі і на їх основі розроблено і програмно реалізовано алгоритм машинного навчання бортової системи ідентифікації кадрів. За отриманими в процесі машинного навчання побудовано вирішальні правила, які забезпечили достатньо високу повну ймовірність правильної ідентифікації кадрів зображення місцевості. Розроблений алгоритм реалізовано у формі програмного забезпечення, створеного за алгоритмічній мові C#.

Ao observar a situação atual, na qual atos de vandalismo e terrorismo tornaram-se frequentes e cada vez mais presentes ao redor do mundo, principalmente em grandes cidades, torna-se clara a necessidade de equipar as forças policiais com tecnologias de observação e monitoramento inteligentes, capazes de identificar e monitorar indivíduos potencialmente perigosos que possam estar infiltrados nas multidões. Ao mesmo tempo, com sua recente popularização, veículos aéreos não tripulados, também chamados VANTs e conhecidos popularmente como "drones", acabaram por tornar-se ferramentas baratas e eficientes para diversas aplicações, incluindo observação, fornecendo a seus utilizadores a capacidade de monitorar alvos, áreas, ou prédios de forma segura e quase imperceptível. Unindo estas duas tendências, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema multi-VANT para observção de alvos móveis em multidões, demonstrando a possibilidade de utilização de pequenos VANTs comerciais comuns para o monitoramento de grupos de pedestres. O principal objetivo de tal sistema é monitorar continuamente indivíduos de interesse em um grupo de pessoas, visitando cada um destes indivíduos alternadamente, de forma a manter um registro geral do estado de cada um deles Um sistema deste tipo poderia, por exemplo, ser utilizado por autoridades no controle de manifestações e outras atividades em que grandes grupos de pessoas estejam envolvidos, ajudando a polícia e outros órgãos a identificar indivíduos com comportamento suspeito ou agressivo mais rapidamente, evitando ou minimizando os efeitos de atitudes de vandalismo e de ataques terroristas. Com o intuíto de abordar tal problema da forma mais completa e adequada possível, esta tese apresenta a concepção e o desenvolvimento de um sistema híbrido composto de três diferentes algoritmos: um algoritmo de distribuição de alvos; um de roteamento; e um de repasse de alvos. Primeiramente, neste sistema, um algoritmo de distribuição de alvos baseado em um paradigma de mercado que simula um leilão distribui os alvos entre os VANTs da melhor forma possível. Os VANTs, por sua vez, utilizam um algoritmo genético de roteamento para resolver uma instância do Problema do Caixeiro Viajante e decidir a melhor rota para visitar cada alvo sob sua responsabilidade. Ao mesmo tempo, o sistema analisa a necessidade de redistribuição dos alvos, ativando um algoritmo capaz de realizar esta ação ao perceber sua necessidade quando na iminência de perder algum alvo de vista. Ao fim de seu desenvolvimento, o sistema proposto foi testado em uma série de experimentos especialmente desenvolvidos para avaliar seu desempenho em situações controladas e comprovar sua eficiência para realizar a missão pretendida.
Observing the current scenario, where terrorism and vandalism acts have become commonplace, particularly in big cities, it becomes clear the need to equip law enforcement forces with an efficient observation method, capable of identifying and observing potentially threatening individuals on crowds, to avoid or minimize damage in case of attacks. Moreover, with the popularization of small lightweight Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), these have become an affordable and efficient tool, which can be used to track and follow targets or survey areas or buildings quietly, safely and almost undetectably. This work presents the development of a multi-UAV based crowd monitoring system, demonstrating a system that uses small Commercial Of The Shelf (COTS) UAVs to periodically monitor a group of moving walking individuals. The goal of this work is to develop a coordination system for a swarm of UAVS capable of continuously monitoring a large group of individuals (targets) in a crowd, alternately observing each of them at a time while trying to not lose sight of any of these targets. A system equipped with a group of UAVs running this proposal can be used for law-enforcement applications, assisting authorities to monitor crowds in order to identify and to follow suspicious individuals that can have attitudes that could be classified as vandalism or linked to terrorist attack attempts To address this problem a system composed of three parts is proposed and was developed in this thesis. First, an auction algorithm was put in place to distribute interest targets among the multiple UAVs. The UAVs, in turn, make use of a genetic algorithm to calculate the order in which they would visit each of the targets on their observation queue. Moreover, a target handover algorithm was also implemented to redistribute targets among the UAVs in case the system judged that a target was about to be lost by its current observer UAV. The proposed system was evaluated through a set of experiments set-up to verify and to demonstrate the system capabilities to perform such monitoring task, proving its efficiency. During these experiments, it is made clear that the system as a whole has a great potential to solve this kind of moving target monitoring problem that can be mapped to a Time Dependent Travel Salesman Problem (TDTSP), observing targets, and redistributing them among UAVs as necessary during the mission.

This thesis focuses on vision-based detection and observation of small, slow-moving targets using a gimballed fixed-wing unmanned aircraft system (UAS). Generally, visual tracking algorithms are tuned to detect motion of relatively large objects in the scene with noticeably significant motion; therefore, applications such as high-altitude visual searches for human motion often ignore target motion as noise. Furthermore, after a target is identified, arbitrary maneuvers for transitioning to overhead orbits for better observation may result in temporary or permanent loss of target visibility. We present guidelines for tuning parameters of the Visual Multiple Target Tracking (Visual MTT) algorithm to enhance its detection capabilities for very small, slow-moving targets in high-resolution images. We show that the tuning approach is able to detect walking motion of a human described by 10-15 pixels from high altitudes. An algorithm is then presented for defining rotational bounds on the controllable degrees of freedom of an aircraft and gimballed camera system for maintaining visibility of a known ground target. Critical rotations associated with the fastest loss or acquisition of target visibility are also defined. The accuracy of these bounds are demonstrated in simulation and simple applications of the algorithm are described for UAS. We also present a path planning and control framework for defining and following both dynamically and visually feasibly transition trajectories from an arbitrary point to an orbit over a known target for further observation. We demonstrate the effectiveness of this framework in maintaining constant target visibility while transitioning to the intended orbit as well as in transitioning to a lower altitude orbit for more detailed visual analysis of the intended target.

Cette thèse se focalise sur des tâches de perceptions pour des drones à voilures fixes (UAV). Lorsque la perception est la finalité, un bon modèle d'environnement couplé à la capacité de prédire l'impact de futures observations sur celui-ci est crucial. La perception active traite de l'intégration forte entre modèles de perception et processus de raisonnement, permettant au robot d'acquérir des informations pertinentes à propos du statut de la mission et de replanifier sa trajectoire de mesure en réaction à des évènements et résultats imprévisibles. Ce manuscrit décrit deux approches pour des tâches de perception active, dans deux scénarios radicalement différents. Le premier est celui de la cartographie des phénomènes météorologiques de petite échelle et fortement dynamiques, en particulier de nuages de type cumulus. L'approche présentée utilise la régression par processus Gaussien pour construire un modèle d'environnement, les hyper-paramètres étant appris en ligne. Des métriques de gain d'information sont introduites pour évaluer la qualité de futures trajectoires d'observation. Un algorithme de planification stochastique est utilisé pour optimiser une fonction d'utilité équilibrant maximisation du gain d'information avec des buts de minimisation du coût énergétique. Dans le second scénario, un UAV cartographie des champs de grandes cultures pour les besoins de l'agriculture de précision. Utilisant le résultat d'un algorithme de localisation et cartographie simultanée (SLAM), une approche nouvelle pour la construction d'un modèle d'erreurs relatives est proposée. Ce modèle est appris à partir d'attributs provenant des structures de données du SLAM, ainsi que de la topologie sous-jacente du graphe de covisibilité formé par les observations. Tous les développement ont été testés en simulation. Se focalisant sur la problématique de gestion de l'avancement tu temps et de la synchronisation de simulateurs hétérogènes dans une architecture distribuée, une solution originale basée sur une architecture décentralisée est proposée
This thesis focuses on perception tasks for an unmanned aerial vehicle (UAV). When sensing is the finality, having a good environment model as well as being capable of predicting the impacts of future observations is crucial. Active perception deals with integrating tightly perception models in the reasoning process, enabling the robot to gain knowledge about the status of its mission and to replan its sensing trajectory to react to unforeseen events and results. This manuscript describes two approaches for active perception tasks, in two radically different settings. The first one deals with mapping highly dynamic and small scale meteorological phenomena such as cumulus clouds. The presented approach uses Gaussian Process Regression to build environment models, learning its hyperparameters online. Normalized marginal information metrics are introduced to compute the quality of future observation trajectories. A stochastic planning algorithm is used to optimize an utility measure balancing maximization of theses metrics with energetic minimization goals. The second setting revolves around mapping crop fields for precision agriculture purposes. Using the output of a monocular graph Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) algorithm, a novel approach to building a relative error model is proposed. This model is learned both from features extracted from the SLAM algorithm’s data structures, as well as the underlying topology of the covisibility graph of the observations. All developments have been tested using realistic, distributed simulations. An analysis of the simulation issue in robotics is proposed. Focusing on the problem of managing time advancement of multiple interconnected simulators, a novel solution based on a decentralized scheme is presented

L'hypertension artérielle représente un risque majeur pour les maladies cardiovasculaires. Pourtant, de nombreux patients hypertendus n'observent pas correctement les recommandations médicales. Pour expliquer les différences individuelles constatées dans l'observance thérapeutique (OT), de nombreux modèles sociocognitifs ont tenté d'identifier les déterminants de l'intention de mettre en place un comportement. Les résultats ont fait apparaître que le concept d'intention n'était pas suffisant pour expliquer la mise en œuvre effective des comportements. Récemment de nouveaux modèles de santé ont intégré les concepts issus des théories sur l'autorégulation du comportement pour expliquer la gestion efficace du comportement menant de l'intention à l'action. La recherche présente s'intéresse à ces nouveaux modèles pour expliquer les comportements d'OT chez la personne hypertendue. A cette fin, trois études ont été développées. L'objectif de la première étude était de déterminer l'impact des caractéristiques de la structure de buts personnels (SBP) d'un individu sur la détresse psychologique. La seconde étude s'est intéressée à l'impact des caractéristiques de la SBP ainsi que des variables de régulation motivationnelle sur la progression vers l'atteinte d'un but de santé personnellement défini par une population tout-venant. Enfin, la dernière étude, consacrée au problème de l'OT chez la personne hypertendue, s'est attachée à déterminer, parmi les variables liées aux caractéristiques de la SBP et parmi les variables de régulation motivationnelle, celles susceptibles d'expliquer au mieux les différences individuelles constatées dans les comportements d'OT
Arterial hypertension represents a major risk for cardiovascular diseases. However, many hypertensive patients do not observe correctly the medical recommendations. To explain the individual differences noted in the therapeutic observance, many social cognitive models sought to identify the determinants of the intention to set up a behavior. However, results revealed that the concept of intention was not sufficient to explain the effective behaviors setting. Recently, new health models integrated behavioral self-regulation views to explain the management of behavior and the translation of intention into action. The aim of this work is to take into account these new models to explain observance behaviors among hypertensive patients. For this purpose, three studies were developed. The objective of the first study is to determine the impact of features of personal goals structure on the psychological distress. The aim of the second study is to explore the impact of features of personal goals structure as well as motivational regulation variables on the progress towards personal health goal. Lastly, the third study was devoted to the problem of the therapeutic observance among hypertensive patients, and attempted to determine which are variables related to the features of personal goals structure and motivational regulation variables likely to explain the individual differences noted in the observance behaviors

Les carbones amorphes hydrogénés (a-C:H ou HAC) constituent une composante importante de la poussière interstellaire. Ces grains hydrocarbonés sont observés au travers de bandes d'absorption IR à 3.4, 6.9 et 7.3 microns, caractéristiques des vibrations des liaisons C-H aliphatiques. Leurs signatures spectrales sont détectées dans le milieu interstellaire diffus de différentes lignes de visée de la Voie Lactée, mais aussi de nombreuses autres galaxies. Cette thèse porte sur l'étude de ces a-C:H interstellaires, à la fois au travers d'observations de ces poussières, et grâce à la synthèse et la caractérisation d'analogues de laboratoire.Une première partie de mon travail de thèse est consacrée à l'observation de la bande à 3.4 microns des a-C:H du milieu interstellaire diffus galactique en direction de la source IRAS 18511+0146. La bande d'absorption des modes d'élongation C-H détectée dans cette direction, vers différentes lignes de visée proches les unes des autres, présente des profondeurs optiques similaires et les plus fortes observées dans la Voie Lactée en dehors du centre galactique. Différentes interprétations de la profonde bande dans cette direction sont discutées.Des analogues de ces poussières carbonées aliphatiques ont été synthétisés en laboratoire, sous forme de films, grâce à un plasma, et reproduisent bien les bandes IR observées dans le milieu interstellaire diffus. Ces échantillons ont été caractérisés par spectroscopie d'absorption dans l'UV-visible et l'IR.Puisque les a-C:H émettent un rayonnement visible après absorption de photons UV ou visibles, une partie de la thèse est consacrée à une étude systématique de cette photoluminescence. Pour la première fois, les rendements absolus et intrinsèques de photoluminescence d'a-C:H sont déterminés pour une large gamme de longueurs d'onde d'excitation. Les propriétés de la photoluminescence des a-C:H sont confrontées aux observations de l'Emission Rouge Etendue, une large bande d'émission interstellaire dont les porteurs ne sont pas identifiés.Afin de déduire l'influence des rayons cosmiques sur ces poussières carbonées, les analogues produits ont été irradiés par différents ions énergétiques dont le dépôt d'énergie est similaire à celui du rayonnement cosmique interstellaire. Les effets induits ont été suivies par IR. L'analyse de la déshydrogénation des a-C:H observée au travers de la disparition progressive des bandes des C-H aliphatiques permet de déduire l'évolution de ces poussières interstellaires et de leurs signatures spectrales sous l'effet des rayons cosmiques. La destruction induite par les rayons cosmiques est comparée aux effets de l'exposition aux photons UV et aux atomes d'hydrogène afin d'interpréter l'évolution de la bande d'absorption à 3.4 microns observée dans le milieu interstellaire diffus, mais pas dans les nuages denses.

Les protubérances solaires sont des structures magnétiques complexes, qui confinent un plasma dense et froid dans la couronne solaire environnante, composée d'un plasma chaud et ténu. Les réponses aux questions critiques du support et de la stabilité de ces structures dépendent très fortement de leurs conditions thermodynamiques et magnétiques. Le but de ce travail de thèse est de mesurer, à l'aide des observations faites avec les spectrographes au bord de la sonde spatiale SOHO (Solar Heliospheric Observatory), certaines paramètres physiques comme la température, la densité et la pression du plasma confiné dans les protubérances, ainsi que de comprendre comment ces structures peuvent survivre dans la haute atmosphère du Soleil. Nous avons registré des spectres de protubérances solaires dans le domaine UV et EUV du spectre électromagnétique, en observant des raies atomiques d'éléments chimiques dans plusieurs états d'ionisation, qui permettent de sonder la structure en température du plasma des protubérances. L'information que nous avons obtenue à partir des spectres des protubérances nous a permis de diagnostiquer les paramètres physiques de ces structures, telles comme la mesure d'émission, les vitesses Doppler, le flux de matière et la densité et pression électronique. Les mesures du mouvements non résolus dans les protubérances nous donnent les indices d'un transport d'énergie effectué par ondes magnétohydrodynamiques ou ondes d'Alfvén. Suivant le modèle de tube de flux que nous avons proposé pour représenter la morphologie des protubérances, nous trouvons quelques pistes qui peuvent indiquer l'allure des lignes de champ magnétique, qui supportent le plasma protubérantiel. L'ensemble des données acquises est une occasion unique de tester les théories existantes et nous encourage pour effectuer de semblables études dans les protubérances à caractère éruptif
Solar prominences, known as singular perturbations of the solar corona, are complex structures confining a dilute and cold plasma, immersed in the hot corona plasma medium. Many different methods of spectroscopy analysis allow measuring the physical plasma parameters in solar prominences which are, in turn, the basis and constrains to the construction of any theoretical model. The answers to critical questions of mass support and stability strongly depend of their thermodynamic and magnetic conditions. The aim of this thesis work is, with the help of observations from SOHO (Solar Heliospheric Observatory) satellite, to measure several plasma parameters, like temperature, density and electronic pressure. We have registered solar prominence spectra in the UV / EUV domain. For this, we have observed line profiles from a large number of chemical elements in different ionisation states. The information we have obtained from the observed features allow us to perform the diagnostic of certain parameters such as emission measure, Doppler velocities, material fluxes and electronic density. The velocities of non-resolved motions in prominences give us a signature about an energy transport made by magnetohydrodynamic or Alfvén waves. We have proposed a magnetic flux tube model to represent the prominence morphology and we find some clues about the magnetic field lines behaviour with temperature. The set of observational data we have obtained is a unique occasion to test existent theories and encourage the study of active phenomena such as eruptive prominences

Beta Pictoris est jusqu'à présent la seule étoile autour de laquelle un disque de matière a été image. Ce disque pourrait constituer un système protoplanétaire dans un état d'évolution encore indéterminé. Nous présentons les observations en spectroscopie haute résolution (visible et uv) de la partie gazeuse de ce disque et un modèle de disque proposé pour en rendre compte. Ce modèle est discuté et comparé à ceux dérivés des observations en imagerie de la poussière. D'importantes variations sont observées dans la partie rouge des raies circumstellaires des éléments métalliques ionisés. Ces variations sont analysées en detail. Nous montrons qu'elles peuvent s'expliquer par l'évaporation de gros corps solides (environ 1 km) en chute vers l'étoile. Nous présentons enfin une approche possible dans la recherche d'autres systèmes semblables à celui de beta Pictoris et les premiers résultats dans ce domaine

Une méthode de détection des nuages et des poussières dans l'atmosphère depuis le sol par spectrométrie uv-visible du ciel au zénith est proposée. Elle repose sur l'étude de la variation de la couleur du ciel au crépuscule. La méthode est appliquée à la détection des nuages stratosphériques polaires observés durant la campagne Cheops III (Chemistry of ozone in the polar stratosphere) en 1990 en scandinavie. Un modèle de transfert radiatif en diffusion simple a été développé pour l'interprétation des observations. la méthode est ensuite appliquée à la définition d'un capteur optique destiné à la détection des tempêtes de poussière et de nuages dans l'atmosphère de Mars à partir de stations au sol, lors de la mission franco-russe Mars 94

La technologie necessaire a la realisation de memoires a bulles magnetiques implantees de haute densite (au moins 16 mb/cm**(2)) est etudiee sous differents aspects: le report de motifs submicroniques (0. 3-0. 8 mu m) necessite d'optimiser les moyens classiques de lithographie optique par contact ou projection. A cette fin, une modelisation est utilisee et des experiences comparatives realisees; la realisation des circuits comporte des implantations ioniques: differents materiaux de masque sont proposes (or, silice, polymere). Dans chacun des cas, des realisations concretes de masques graves sont effectuees et analysees; enfin des implantations hydrogene sont realisees. Le fonctionnement des dispositifs est correle aux parametres de l'implantation et au dessin des motifs. Des conclusions pratiques sont tirees sur l'implantation et la technologie compatibles avec un bon fonctionnement des dispositifs

碩士
國立交通大學
土木工程系所
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Wave run-up is an important factor in the coastal sediments. Few previous studies on in-site wave run-up were fulfilled due to complexity of run-up in a natural beach and limited for in-site observation. In this study an unmanned aerial system was set up to have living recording the whole process of wave run-up. Through coordinate transformation between image coordinates and world coordinates for each photo instant wave run-up along the shoreline were computed and some analytical solution were proposed for the motion to explore the characteristics of bore run-up. Bore run-up is mainly affected by the forebeach slope and bottom friction, and the varied characteristics of bore run-up on a natural beach. The natural beach is suitably described by a linear or a bilinear equation in this study. A fixed bore or a varied bore is assumed to move on the beach in the theoretical . Analytical solutions of such bores are proposed for the run-up of two kinds of expressed beaches based on the motion equation proposed by Kirkgöz. Comparison of the run up of bore with that by empirical formula of Mase and Iwagaki (1984) shows that if the bore is fixed, the mean squared errors of uniform slope and of bilinear slope are 3.8% and 5.3%, and the biases of such slopes are 2.8% and 3.5%, respectively. If the bore is varied, two mean squared errors are 9.0% and 8.9%, the biases are 8.9% and 8.4%, respectively, for such slopes. All analytical solutions of the bore run-up on the flood are closer to the measured ones than those on the same level during ebb. The mean squared errors between the measured run-ups with the solutions for the beach expressed by two kinds of slopes are 11.6% and 11.3%, respectively, corresponding biases are 8.8% and 8.5%.