Du fait de leur complexité croissante, le développement des systèmes embarqués et temps réel nécessitent conjointement l'application de principes de génie logiciel et l'application de techniques formelles. Le travail développé pendant cette thèse propose une approche et des outils basés sur les modèles. Ces modèles, basés sur UML (Unified Modeling Language), permettent de définir un style architectural appelé SAIA (Sensors Actuators Independent Architecture) dont l'objectif est le développement et la mise au point de systèmes temps réel en intégrant l'évolution et la variabilité des plateformes. On entend ici par plateforme les services de communication entre le système et son environnement physique, c'est-à-dire des opérations de lecture et d'écriture via les capteurs et les actionneurs.<br /><br />Pour répondre à cet objectif, l'idée de SAIA est de séparer clairement le modèle de plateforme du modèle de l'application. À cette fin, SAIA propose l'introduction d'une plateforme de communication abstraite avec le processus. Cette plateforme abstraite est composée d'entrées et de sorties utiles pour effectuer le contrôle, mais indépendantes d'une technologie de capteurs/actionneurs particulière. L'application est développée en se basant sur les services fournis par la plateforme abstraite.%Une application temps réel ne peut pas être validée en ne considérant que ses aspects fonctionnels.<br />La stabilité d'une application de contrôle et sa qualité de contrôle sont, entre autres, dépendantes des caractéristiques temporelles de la plateforme abstraite. Cette dernière est donc composée d'un ensemble de services ainsi que d'une description de ses caractéristiques temporelles (notées QoS pour Quality of Service). La description de la QoS de la plateforme abstraite reflète le comportement temporel, sous forme de omega-expression régulière de la plateforme abstraite pour laquelle l'application a le comportement souhaité. Ainsi, nous avons d'un côté un modèle de la plateforme abstraite et de la QoS permettant la correction de l'application et de l'autre un modèle de la plateforme réelle dont la QoS a été analysée. Afin de connecter la plateforme abstraite à la plateforme réelle, SAIA s'appuie sur un connecteur complexe. Ce connecteur complexe est un assemblage de composants, décrit formellement par des automates temporisés réalisant des services de formatage, d'interprétation, de fusion de données et enfin d'adaptation de la QoS.<br />Le connecteur complexe possède un comportement et modifie donc la QoS de la plateforme réelle. Afin d'évaluer l'impact du connecteur complexe sur la QoS de la plateforme réelle, une analyse formelle basée sur la simulation exhaustive du connecteur complexe est réalisée. Il est alors nécessaire de s'assurer que cette QoS nouvellement évaluée satisfait la QoS de la plateforme abstraite et permet ainsi la réalisation d'un système correct. La vérification de cette satisfaction est basée sur l'établissement d'un contrat de QoS. Dans SAIA, l'établissement d'un contrat de QoS est basé sur une relation de satisfaction (équivalence de trace) entre systèmes à transitions étiquetés. Enfin, SAIA a été mis en oeuvre à plusieurs reprises dont, lors de deux concours d'implémentation de robots d'exploration terrestre dans le cadre de workshop satellites de RTSS (Real Time System Symposium).

Au niveau système, un ensemble d'experts spécifient des propriétés fonctionnelles et non fonctionnelles en utilisant chacun leurs propres modèles théoriques, outils et environnements. Chacun essaye d'utiliser les formalismes les plus adéquats en fonction des propriétés à vérifier. Cependant, chacune des vues d'expertise pour un domaine s'appuie sur un socle commun et impacte direct ou indirectement les modèles décrits par les autres experts. Il est donc indispensable de maintenir une cohérence sémantique entre les différents points de vue, et de pouvoir réconcilier et agréger chacun des points de vue avant de poursuivre les différentes phases d'analyse. Cette thèse propose un modèle, dénommé PRISMSYS, qui s'appuie sur une approche multi-vue dirigée par les modèles et dans laquelle pour chacun des domaines, chaque expert décrit les concepts de son domaine et la relation que ces concepts entretiennent avec le modèle socle. L'approche permet de maintenir la cohérence sémantique entre les différentes vues à travers la manipulation d'événements et d'horloges logiques. PRISMSYS est basé sur un profil UML qui s'appuie autant que possible sur les profils SysML et MARTE. Le modèle sémantique qui maintien la cohérence est spécifié avec le langage CCSL qui est un langage formel déclaratif pour la spécification de relations causales et temporelles entre les événements de différentes vues. L'environnement proposé par PRISMSYS permet la co-simulation du modèle et l'analyse. L'approche est illustrée en s'appuyant sur une architecture matérielle dans laquelle le domaine d'analyse privilégié est un domaine de consommation de puissance.

Le doctorat s'inscrit dans le cadre d'une bourse CIFRE et d'un partenariat entre l'ENSTA Bretagne, l'IRISA et Thales Air Systems. Les préoccupations de ce dernier, et plus particulièrement de l'équipe de rattachement, sont de réaliser des systèmes à logiciels prépondérants embarqués. La complexité de ces systèmes et les besoins de compétitivité associés font émerger la notion de "Model-Based Product Lines(MBPLs)". Celles-ci tendent à réaliser une synergie de l'abstraction de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) et de la capacité de gestion de la capitalisation et réutilisation des Lignes de Produits (LdPs). La nature irrévocablement dynamique des systèmes réels induit une évolution permanente des LdPs afin de répondre aux nouvelles exigences des clients et pour refléter les changements des artefacts internes de la LdP. L'objectif de cette thèse est unique, maîtriser des incréments d'évolution d'une ligne de produits de systèmes complexes, les contributions pour y parvenir sont duales. La thèse est que 1) une variabilité multidimensionnelle ainsi qu'une modélisation relationnelle est requise dans le cadre de lignes de produits de systèmes complexes pour en améliorer la compréhension et en faciliter l'évolution (proposition d'un cadre générique de décomposition de la modélisation et d'un langage (DSML) nommé PLiMoS, dédié à l'expression relationnelle et intentionnelle dans les MBPLs), et que 2) les efforts de spécialisation lors de la dérivation d'un produit ainsi que l'évolution de la LdP doivent être guidé par une architecture conceptuelle (introduction de motifs architecturaux autour de PLiMoS et du patron ABCDE) et capitalisés dans un processus outillé semi-automatisé d'évolution incrémentale des lignes de produits par extension.

In der vorliegenden Arbeit wird eine prädiktive Fahrstrategie vorgestellt, die auf Basis von Ampel-Fahrzeug-Kommunikationsdaten generiert wird. Dazu wird ein aktueller Ansatz für eine prädiktive Fahrstrategie zur Annäherung an eine Lichtsignalanlage (LSA) untersucht. Es werden verschiedene Optimierungsansätze deutlich, von denen ein großer Teil bei der Systemerweiterung berücksichtigt wird. Bei der Analyse konnte gezeigt werden, dass die bisherige Strategieempfehlung durch den Einfluss vorausfahrender Verkehrsteilnehmer eingeschränkt wird. Es ergaben sich potentielle Problemsituationen, welche sich im realen Straßenverkehr negativ auf die Funktionalität des Fahrerassistenzsystems (FAS) auswirken. Für Anfragen des Öffentlichen Personen Nachverkehrs (ÖPNV) wurde ermittelt, dass keine allgemeingültigen Aussagen über die Eignung der Assistenzfunktion gegeben werden können. Die wesentliche Neuerung zu bisheriger Strategieansätze für die Annäherung an Knotenpunkte mit LSA ist die Berücksichtigung anderer Verkehrsteilnehmer. Dazu werden die neuen Größen effektive Freigabezeit und virtuelle Position der Haltelinie eingeführt, auf Basis derer die Strategieempfehlung des FAS an die Anzahl wartender Fahrzeug angepasst wird. Zur Untersuchung des möglichen Energieeinsparpotentials durch den Einsatz eines FAS wurde ein Simulationsmodell in MATLAB/SIMULINK entwickelt. Mit dessen Hilfe konnten verschiedene Situationen dargestellt werden, an denen der Einfluss der Funkreichweite sowie die Auswirkungen der Warteschlange auf das FAS verdeutlicht werden. Ferner kann der positive Effekt auf den Kraftstoffverbrauch und die Haltezeit an der LSA bestätigt werden. Das Simulationsmodell stellt eine gute Grundlage für weiterführende Untersuchung dar und kann an unterschiedliche Situationen angepasst werden. Um den Nutzen auch praktisch zu verifizieren wird eine Reihe von Fahrversuchen durchgeführt. Dem Fahrer wird dabei die Strategie in einem Display visualisiert. Für Situationen, in denen der Fahrzeugstillstand vermeidbar ist erhält dieser eine Geschwindigkeitsempfehlung. Ist ein Stillstand nicht vermeidbar, so erfolgt unmittelbar vor der Haltelinie, die Ausgabe der Restlaufzeit der Rotphase. Bei der Versuchsauswertung wird das Einsparpotential deutlich. Durch eine entwickelte GUI wird dem Fahrer eine Strategie auf dem Display visualisiert. Innerhalb mehrerer Versuchsfahrten konnten das FAS erprobt und in der anschließenden Versuchsauswertung klar die Verbesserungen aufgezeigt werden. / In this paper a predictive driving strategy is presented, which is generated based on car to infrastructure communication data. An actual approach for a driver assistance system has been analyzed to identify room for improvements. The additional benefit of the presented work is the consideration of other road users driving ahead of the ego-vehicle in the process of finding the optimal speed for approaching the traffic-light. A MATLAB/SIMULINK model has been developed, which allows the simulation of different traffic situations to investigate the fuel consumption benefit of a vehicle equipped with the considered system. It illustrates the influence of the radio range and the length of the queue in front of the stop line. Furthermore the positive effect to the fuel consumption of the developed system could be evaluated. The simulation model is a good basis for further tests and could be easily adapted to various situations and vehicles. In addition to the simulation, a human machine interface was developed for evaluating the advanced driver assistance system in test runs. The driver assistance system was tested in several situations to show the benefit of the system. It has been tested via multiple test runs. In the following test evaluation the improvement could clearly be shown.

De nos jours la plupart des organisations pour ne pas dire toutes, dépendent des technologies de l'information et de la communication (TIC) pour supporter plusieurs tâches et processus (quelquefois critiques). Cependant, dans la plupart des cas, les organisations et en particulier les petites entreprises accordent une importance limitée à l'information et à sa sécurité. En outre, sécuriser de tels systèmes est une tâche difficile en raison de la complexité et de la connectivité croissante du matériel et du logiciel dans le développement des TICs. Cet aspect doit alors être pris en compte dès les premières phases de conception. Dans ce travail, nous proposons une approche basée sur les modèles permettant de sécuriser des architectures logicielles en utilisant des patrons. Les contributions de ce travail sont : (1) un cadre de conception intégré pour la spécification et l'analyse d'architectures logicielles sécurisées, (2) une nouvelle méthodologie à base de modèles et de patrons et (3) une suite d'outils. Le fondement de l'approche associe un environnement basé sur des langages de modélisation pour la spécification et l'analyse des modèles d'architectures sécurisées et un dépôt à base de modèles d'artéfacts dédiés à la sécurité (modèle de patrons de sécurité, menaces et propriétés de sécurités) permettant la réutilisation de savoir-faire et de connaissances capitalisées. Pour cela on utilise des langages de modélisation pour la spécification et l'analyse de l'architecture. Le processus associé est constitué des activités suivantes : (a) analyse de risques à base de modèle appliquée à l'architecture du système pour identifier des menaces, (b) sélection et importation de modèles de patrons de sécurité, afin d'arrêter ou de mitiger les menaces identifiées, vers l'environnement de modélisation cible, (c) intégration de modèles de patrons dans le modèle d'architecture, (d) analyse de l'architecture obtenue par rapports aux exigences non-fonctionnelles et aux menaces résiduelles. Dans ce cadre, on s'est focalisé sur la vérification du maintien du respect des contraintes temporelles après application des patrons. La recherche de menaces résiduelles est réalisée à l'aide de techniques de vérification exploitant une représentation formelle des scénarios de menaces issus du modèle STRIDE et basés sur des référentiels de menaces existants (ex., CAPEC). Dans le cadre de l'assistance pour le développement des architectures sécurisées, nous avons implémenté une suite structurée d'outils autour du framework SEMCO et de la plateforme Eclipse Papyrus pour supporter les différentes activités basées sur un ensemble de langages de modélisation conforme à des standards OMG (UML et ses profils). Les solutions proposées ont été évaluées à travers l'utilisation d'un cas d'étude autour des systèmes SCADA (systèmes de contrôle et d'acquisition de données). / Nowadays most organizations depend on Information and Communication Technologies (ICT) to perform their daily tasks (sometimes highly critical). However, in most cases, organizations and particularly small ones place limited value on information and its security. In the same time, achieving security in such systems is a difficult task because of the increasing complexity and connectivity in ICT development. In addition, security has impacts on many attributes such as openness, safety and usability. Thus, security becomes a very important aspect that should be considered in early phases of development. In this work, we propose an approach in order to secure ICT software architectures during their development by considering the aforementioned issues. The contributions of this work are threefold: (1) an integrated design framework for the specification and analysis of secure software architectures, (2) a novel model- and pattern-based methodology and (3) a set of supporting tools. The approach associates a modeling environment based on a set of modeling languages for specifying and analyzing architecture models and a reuse model repository of modeling artifacts (security pattern, threat and security property models) which allows reuse of capitalized security related know-how. The approach consists of the following steps: (a) model-based risk assessment performed on the architecture to identify threats, (b) selection and instantiation of security pattern models towards the modeling environment for stopping or mitigating the identified threats, (c) integration of security pattern models into the architecture model, (d) analysis of the produced architecture model with regards to other non-functional requirements and residual threats. In this context, we focus on real-time constraints satisfaction preservation after application of security patterns. Enumerating the residual threats is done by checking techniques over the architecture against formalized threat scenarios from the STRIDE model and based on existing threat references (e.g., CAPEC). As part of the assistance for the development of secure architectures, we have implemented a tool chain based on SEMCO and Eclipse Papyrus to support the different activities based on a set of modeling languages compliant with OMG standards (UML and its profiles). The assessment of our work is presented via a SCADA system (Supervisory Control And Data Acquisition) case study.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la mise en œuvre de l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM) pour le développement des systèmes embarquées. Ces systèmes ayant généralement des ressources limitées (mémoire et/ou calculs), exigent que le code généré soit le plus optimisé possible. L’objectif de cette thèse est de produire à partir d’un modèle spécifié dans le langage UML, un code assembleur plus compact que le code assembleur produit par les compilateurs de code. Malgré l’évolution croissante des compilateurs optimisés, les compilateurs les plus répandus comme le GCC (Gnu Compiler Collection) sont incapables d’effectuer certains types d’optimisations qu'il est possible d'effectuer à un plus haut niveau d'abstraction dans une phase de pré-génération de code. En effet, certaines informations (liées à la sémantique d’exécution du langage UML) sont perdues lors de la génération de code. Ces informations, utiles pour les optimisations de haut niveau, sont invisibles par le compilateur de code vue qu’il prend toutes les informations liées au système modélisé à partir du code généré. Nous proposons ainsi une nouvelle approche dirigée par les modèles pour le développement des systèmes à ressources limitées, qui élimine l’étape de la génération de code en remplaçant cette étape par une compilation directe des modèles. Nous avons développé le premier compilateur de modèles UML (GUML : le front-end UML pour le compilateur GCC) qui génère directement de l’assembleur (sans passer par un langage de programmation) à partir des modèles UML. GUML permet de compiler les classes, les activités et les machines à états UML. Il permet de générer, en compilant certaines machines à états, un code assembleur plus compact que le code assembleur produit par GCC. Deux optimisations de GCC sont améliorées : l’élimination de code mort et l’élimination des expressions redondantes. / Model-Based Development (MBD) provides an additional level of abstraction, the model, which allows dealing with the increasing complexity of systems. Models let engineers focus on the business aspect of the developed system and permits automatic treatments of these models with dedicated tools like for instance synthesis of system's application by automatic code generation. Embedded Systems are often constrained by their environment and/or the resources they own in terms of memory, energy consumption or performance requirements. Hence, an important problem to deal with in embedded system development is linked to the optimization of software part of those systems according to the resources provided by their platform. Although automatic code generation and the use of optimizing compilers bring some answers to application optimization issue, this thesis shows that optimization results may be enhanced by adding a new level of optimizations at the model level before the code generation step. Actually, during the code generation, an important part of the modeling language semantics which could be useful for optimization is lost, thus, making impossible some optimizations achievement. We propose in this thesis a novel MBD approach that compiles directly UML models. The biggest challenge for this approach –tackled in this thesis- is to propose a model compiler that is as efficient as code compiler. Our model compiler (GUML: the UML front end for GCC) performs optimizations that GCC is unable to perform resulting in a more compact assembly code. Two GCC optimizations are enhanced: the dead code elimination optimization and the block merging.

Au niveau système, un ensemble d'experts spécifient des propriétés fonctionnelles et non fonctionnelles en utilisant chacun leurs propres modèles théoriques, outils et environnements. Chacun essaye d'utiliser les formalismes les plus adéquats en fonction des propriétés à vérifier. Cependant, chacune des vues d'expertise pour un domaine s'appuie sur un socle commun et impacte direct ou indirectement les modèles décrits par les autres experts. Il est donc indispensable de maintenir une cohérence sémantique entre les différents points de vue, et de pouvoir réconcilier et agréger chacun des points de vue avant de poursuivre les différentes phases d'analyse. Cette thèse propose un modèle, dénommé PRISMSYS, qui s'appuie sur une approche multi-vue dirigée par les modèles et dans laquelle pour chacun des domaines, chaque expert décrit les concepts de son domaine et la relation que ces concepts entretiennent avec le modèle socle. L'approche permet de maintenir la cohérence sémantique entre les différentes vues à travers la manipulation d'événements et d'horloges logiques. PRISMSYS est basé sur un profil UML qui s'appuie autant que possible sur les profils SysML et MARTE. Le modèle sémantique qui maintien la cohérence est spécifié avec le langage CCSL qui est un langage formel déclaratif pour la spécification de relations causales et temporelles entre les événements de différentes vues. L'environnement proposé par PRISMSYS permet la co-simulation du modèle et l'analyse. L'approche est illustrée en s'appuyant sur une architecture matérielle dans laquelle le domaine d'analyse privilégié est un domaine de consommation de puissance. / At the system-level, experts specify functional and non-functional properties by employing their own theoretical models, tools and environments. Such experts attempt to use the most adequate formalisms to verify the defined system properties in a specific domain. Nevertheless, each one of these experts' views is supported on a common base and impacts directly or indirectly the models described by the other experts. Therefore, it is essential to keep a semantic coherence among the different points of view, and also to be able to reconcile and to include all the points of view before undertaking the different phases of the analysis. This thesis proposes a specific domain model called PRISMSYS. This model is based on a model-driven multi-view approach where the concepts, and the relationships between them, are described for each experts' domain. Moreover, these concepts maintain a relation with a backbone model. PRISMSYS allows keeping a semantic coherence among the different views by means of the manipulation of events and logical clocks. PRISMSYS is represented in an UML profile, supported as much as possible by SysML and MARTE. The semantic model, which preserves the view coherence, is specified by using CCSL, a declarative formal language for the specification of causal and temporal relationships between events of different views. The environment proposed by PRISMSYS allows the co-simulation of the model and its analysis. The approach is illustrated taking as case study an electronic system, where the main domain analysis is power consumption.

No description available.

Smart environments provide users with a large number of new services that will improve their lives, however, they also have the potential for collecting staggering amounts of personal information, which, if misused, poses a multitude of privacy threats to users ranging from identification, tracking, stalking, monitoring and profiling. Consequently, the users’ right to informational self-determination is at stake in smart environments. Usable Privacy-Enhancing Identity Management (PE-IdM) can re-establish user control by offering users a selection of meaningful privacy preference settings that they could choose from. However, different privacy trade-offs need to be considered and managed for the configuration of the identity management system as well as cultural privacy aspects influencing user's privacy preferences. Guidelines for usable management of privacy settings that address varying end user preferences for control and privacy conflicting goals are needed.   The objective of this thesis is to explore approaches for enforcing usable PE-IdM for smart environments, with a focus on vehicular ad hoc networks (VANETs). To that end, we unravel the technical state of the art regarding the problem space and solutions, as well as investigating users’ privacy preferences cross-culturally in Sweden and South Africa. We elicit requirements for achieving usable PE-IdM, which are based on usable configuration options, offering suitable selectable privacy settings that will cater for the needs and preferences of users with different cultural backgrounds.

Made available in DSpace on 2016-04-18T12:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 4 Monica Mendonca Maria1.pdf: 763444 bytes, checksum: d5fe5f8d60e9e7bd08aecfc0a88b8198 (MD5) Monica Mendonca Maria2.pdf: 1212194 bytes, checksum: b5f0b63d350777866e3955220d604827 (MD5) Monica Mendonca Maria3.pdf: 1656626 bytes, checksum: c2a9d642d2e4d86b7409ce54aabebe89 (MD5) Monica Mendonca Maria4.pdf: 2215429 bytes, checksum: 64893a7cd54a8d0497c2dc13776f74e4 (MD5) Previous issue date: 2009-02-04 / This dissertation presents the technology within BIM and its implication in the architectural and engineering design process. Since the 60 s, aerospace and automotive industries have already revolutionized the way of project with the CAD, and manufacture with the assembly lines. In AEC, the CAD became BIM, a new way of project, build and manage, from conception till life cycle building. This brought a project and construction time reduction, cost and environmental impacts decrease foreseen in LEED and merged in BIM. / Este trabalho objetiva apresentar a tecnologia contida no BIM e suas implicações no processo de projeto da arquitetura e engenharia civil. A partir de 1960, as indústrias, aeronáutica e automotiva, já haviam revolucionado a forma de projetar com o CAD, e de fabricar com as linhas de montagem. Na Arquitetura, Engenharia e Construção, o CAD está evoluindo para o BIM (Building Information Modeling), uma forma de projetar, construir e gerenciar, da concepção ao habite-se, aplicável a todo o ciclo de vida da edificação. Dessa forma houve não só uma redução no tempo de projeto e construção, mas também em custos e impactos ambientais previstos em normas internacionais incorporadas ao BIM.