Dans cette thèse, on s'intéresse au problème de la définition de l'offre d'une compagnie aérienne sur un marché où la demande présente un caractère incertain.<br /><br />Les principaux problèmes de prise de décision associés aux opérations aériennes sont analysés, puis la structure des coûts d'une compagnie aérienne et les facteurs qui influent sur sa demande, sont étudiés. La prévision de la demande pour un marché de transport aérien est un exercice difficile et les prévisions sont généralement entachées d'erreurs non maîtrisables. La modélisation floue est alors introduite pour modéliser l'incertitude caractérisant cette demande. Un processus d'optimisation de l'offre (prix et fréquence) sur un marché monopolistique, qui prend en compte de façon explicite la modélisation floue de la demande, est proposé. Puis le cas des situations d'équilibre d'un marché duopolistique est étudié dans les mêmes conditions.<br /><br />Finalement une illustration numérique des principaux points de cette approche floue est présentée.

Au cours de ces dernières décennies,au fur et à mesure de l’augmentation du trafic, l’espace aérien a été divisé en secteurs de plus en plus petits afin d’éviter la saturation de ces derniers. Ce principe de sectorisation présente une limite dans la mesure où l’on doit ménager un temps suffisant au contrôleur pour gérer son trafic et donc générer des secteurs dont la taille permet de satisfaire cette contrainte. De plus, le contrôleur ne connaît que le trafic lié à son secteur et lorsqu’un avion passe d’un secteur à un autre,il s’opère un dialogue entre les contrôleurs et les pilotes qui induit une charge de travail supplémentaire(coordination).Au cours d’une journée de trafic ordinaire,la charge de contrôle fluctue dans le temps en fonction des demandes de trafic entre les diverses paires origine-destination. Dans le système opérationnel actuel, le nombre de contrôleurs varie en fonction des fluctuations de trafic. La nuit par exemple, le nombre d’équipes de contrôle est réduit car il y a beaucoup moins de trafic.Les secteurs sont alors regroupés en groupe de trois à quatre avant attribution à une équipe de contrôleurs. Il est donc nécessaire d’optimiser la planification sur une journée du schéma de regroupement et de dégroupement des secteurs: resectorisation dynamique de l’espace aérien. Un des objectifs est de fournir des groupes de secteurs présentant un minimum de coordinations et équilibrés en terme de charge de contrôle afin que chaque équipe de contrôleurs travaille de la même façon. Les instants de commutation entre configurations de secteurs en fonction des fluctuations de trafic doivent être déterminés, et les distances entre configurations successives doivent être prises en compte afin d’éviter des changements brusques au sein d’un espace aérien donné. Le développement d’un algorithme efficace pour résoudre le problème dynamique résultant est d’autant plus important que le trafic aérien est amené évoluer de manière significative au cours des années qui viennent. / The current airspace configuration is highly structured, fixed and is less responsive to changes causing the overall system to lack the flexibility, adaptability, and responsibility needed to handle the increasing air traffic demands in the near future. The work presented in this thesis aims at improving the flexibility and adaptability of today's airspace management in Europe in a pretactical context. We focus on the development of a method to support a process of automatic generation of a sequence of sector configurations composed of predefined sectors. Airspace configurations should be dynamically adjusted to provide maximum efficiency and flexibility in response to demand fluctuations. We dynamically build configurations by combining existing elementary sectors. In this step, any sector combination which forms controllable airspace blocks is eligible and may be used during the day of operation. In this work, we developed efficient methods to solve DAC problem. We formulated and study the sectorization problem from an algorithmic point of view. We proposed methods based on a mathematical modeling and heuristic optimization techniques. We also introduced here an approach to evaluate the workload inside sectors.

Cette thèse a pour but de présenter une solution permettant d’identifier et de comparer différents profils de piégeage aérique chez des patients asthmatiques. L’asthme se décrit comme l’atteinte des voies aériennes en réponse à une irritation. Les réactions mécaniques associées à cette stimulation affectent le flux expiratoire en réduisant la lumière des bronches, et engendrent une exacerbation. La réduction du flux d’air entraine, lors de l’expiration, l’apparition de régions d’air piégé non expiré, phénomène appelé trappage aérien. Les facteurs déclencheurs ou d’aggravation sont bien connus, mais les mécanismes sous-jacents à l’irritation sont complexes et méconnus, le poumon étant un organe complexe et interne. Le travail présenté ici a pour but premier de rechercher l’existence de profils de trappage différents, correspondant à des sensibilités spécifiques de l’arbre bronchique entre patients. Nous avons également cherché à associer une dimension clinique aux profils de trappage. Pour cela, le travail se base sur des données de scanners de patients recueillis au cours d’un test de réactivité bronchique, permettant de capturer l’évolution de l’obstruction des voies respiratoires. Le modèle statistique mis en place consiste à comparer le profil normalisé de trappage de chaque patient. Ce profil est issu d’un parenchyme pulmonaire segmenté, complété dans un espace aux propriétés mathématiques permettant une analyse. Dans cet espace, les profils de trappage sont caractérisés par la distribution de leurs proches voisins. Cela permet d’obtenir pour chaque image une représentation locale de la distribution du trappage. L’estimateur de cette distribution est normalisé par une distribution théorique sous condition d’uniformité, permettant une comparaison entre les patients. Pour finir, une classification en B-splines des profils de distribution normalisée et faite par la méthode non supervisée de Ward, permettant d’obtenir des profils similaires de trappage. Ces profils sont ensuite comparés aux observations cliniques. / This thesis presents a solution for comparing and identifying air trapping profiles among asthmatic patients. Asthma is defined as a narrowing of the airways following irritation. The mechanical reactions associated with irritation affect the expiratory flow by reducing the bronchial lumen, and thus causing exacerbation. This air flow reduction leads to the non-evacuation of air from certain regions of the lung upon expiration, a phenomenon named air trapping. Though triggers are well known, the mechanisms underlying the irritation are complex and poorly understood, the lung being a complex internal organ. This work is primarily intended to detect and describe different trapping profiles which correspond to specific sensitivities of the bronchial tree between patients. We also sought to associate a clinical data with trapping profiles. This work is based on data from patient scans collected during a bronchial reactivity test designed to capture the evolution of airway obstruction. The statistical models consists of comparing trapping profiles in a standardized way. Such profiles are derived by isolating pulmonary parenchyma on CT images, then generating a data space with mathematical properties enabling analysis. In this space, trapping profiles are characterized by the distribution of their nearest neighbors. This makes it possible to obtain for each image a local representation of the trapping distribution. The estimator of this distribution is standardized by a theoretical uniform distribution, which further renders between-patient comparisons possible. Finally, a B-spline classification of standardized distribution profiles using Ward's unsupervised method was performed. These grouped profiles were then compared to clinical observations.

Afin de pouvoir subvenir aux futurs besoins en matière de transport aérien il est nécessaire d'augmenter la capacité de l'espace aérien. Les contrôleurs aériens, qui occupent une place centrale dans la gestion du trafic, doivent quotidiennement faire face à des situations conflictuelles (conflits) lors desquelles deux vols risquent de violer les normes de séparation en vigueur si aucune modification de trajectoire n'est envisagée. La détection et la résolution des conflits potentiels contribuent à augmenter la charge de travail des contrôleurs et peuvent potentiellement les conduire à diriger les vols vers des zones moins denses de l'espace aérien, induisant a posteriori un retard pour les vols. Le problème de la capacité de l'espace aérien peut donc être abordé en régulant les flux de trafic de façon réduire la quantité de conflits aériens. L'objectif de cette thèse est de mettre au point une méthodologie destinée à minimiser les risques de conflits aériens en modifiant légèrement les vitesses des appareils. Cette approche est principalement motivée par les conclusions du projet ERASMUS portant sur la régulation de vitesse subliminale. Ce type de régulation a été conçu de façon à ne pas perturber les contrôleurs aériens dans leur tâche. En utilisant de faibles modulations de vitesse, imperceptibles par les contrôleurs aériens, les trajectoires des vols peuvent être modifiées pour minimiser la quantité totale de conflits et ainsi faciliter l'écoulement du trafic dans le réseau aérien. La méthode retenue pour mettre en œuvre ce type de régulation est l'optimisation sous contrainte. Dans cette thèse, nous développons un modèle d'optimisation déterministe pour traiter les conflits à deux avions. Ce modèle est par la suite adapté à la résolution de grandes instances de trafic en formulant le modèle comme un Programme Linéaire en Nombres Entiers. Pour reproduire des conditions de trafic réalistes, nous introduisons une perturbation sur la vitesse des vols, destinée à représenter l'impact de l'incertitude en prévision de trajectoire dans la gestion du trafic aérien. Pour valider notre approche, nous utilisons un outil de simulation capable de rejouer des journées entières de trafic au dessus de l'espace aérien européen. Les principaux résultats de ce travail démontrent les performances du modèle de détection et de résolution de conflits et soulignent la robustesse de la formulation face à l'incertitude en prévision de trajectoire. Enfin, l'impact de notre approche est évalué à travers divers indicateurs propres à la gestion du trafic aérien et valide la méthodologie développée. / As global air traffic volume is continuously increasing, it has become a priority to improve air traffic control in order to deal with future air traffic demand. One of the current challenges regarding air traffic management is the airspace capacity problem, which is acknowledged to be correlated to air traffic controllers' workload. Air traffic controllers stand at the core of the traffic monitoring system and one of their main objective is to ensure the separation of aircraft by anticipating potential conflicts. Conflict detection and resolution are likely to increase workload and may lead them to reroute aircrafts to less dense areas, triggering off flight delay. The airspace capacity problem can hence be tackled by regulating air traffic flow in order to reduce the global conflict quantity. The objective of this thesis is to develop a methodology aiming at minimizing potential conflicts quantity by slightly adjusting aircraft speeds in real time. This approach is mainly motivated by conclusions of the ERASMUS project on subliminal speed control, which was designed to keep air traffic controllers unaware of the ongoing regulation process. By focusing on low magnitude speed modulations, aircraft trajectories can be modified to reduce the quantity of conflicts and smoothen air traffic flow in the airspace network. The method used to carry out this type of regulation is constraint optimization. In this thesis, we develop a deterministic optimization model for two-aircraft conflicts which is then adapted to large scale instances using Mixed-Integer Linear Programming. In order to reproduce realistic navigation conditions, uncertainty on aircraft speeds is introduced with the goal of modeling the impact of trajectory prediction uncertainty in air traffic management. To validate our approach, a simulation device capable of simulating real air traffic data over the European airspace is used. Main results of this work reveal a significant conflict quantity reduction and demonstrate the robustness of the developed model to the uncertainty in trajectory prediction. Finally, the impact of our model on air traffic flow is measured through several air traffic management indicators and validates the proposed methodology.

Orientador: Márcio Rogério Silveira / Banca: Everaldo Santos Melazzo / Banca: Lisandra Pereira Lamoso / Resumo: O presente trabalho propõe-se a uma reflexão sobre o transporte aéreo regional no Estado de São Paulo. Considera-se, para isso, que as cidades constituem elos entre os setores de produtividade e consumo, por representarem nós de rede urbana, além de definirem a desconcentração urbano-industrial no Estado. Assim, as cidades estão inseridas em uma rede de relações sociais e econômicas e possuem importante função na organização da circulação do território e na produção do espaço urbano. O modal aéreo possibilita uma maior fluidez territorial, o que torna mais flexível a superação do espaço pelo tempo. O imperativo da sociedade atual, influenciado pelo meio técnico-científico-informacional e pelas invenções e inovações tecnológicas, exige uma mobilidade que remete a uma perspectiva intensamente renovadora dos meios de transporte. O transporte aéreo requer infraestruturas adequadas, ou seja, os fluxos demandam fixos produtivos que balizem seu movimento, assim como necessita de planejamento, regulamentação e organização do seu mercado. Nesse sentido, apresentamos nesta pesquisa uma análise geoeconômica dos fluxos aéreos no interior do Estado de São Paulo, tendo como referencial, primeiramente, uma abordagem evolucionista do setor no Brasil, que caracteriza a sua atual situação. Em seguida, relatamos como o modal tem se desenvolvido no Estado de São Paulo, considerando a processualidade dos fatores relacionados à dinâmica dos fluxos aéreos de passageiros entre os aeroportos na interface com a capital paulista, que tem obtido um constante crescimento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ce travail se propose à une réflexion au transport aérien régional l‟état de São Paulo. On considère, pour cela, que les villes constituent des liens entre les secteurs de productivité et consommations, puisqu‟ils réprésentent des noeuds du réseau urbain ; en plus, ils définent la déconcentration urbaine-industrielle dans l‟état. Ainsi, les cités sont inserées dans un réseau de rapports sociaux et économiques et ont d‟importante fonction dans l‟aménagement de la circulation du territoire et dans les productions de l‟espace urbain. Le modal aérien possibilite une plus grande fluidité territoriale, ce qui rend plus flexible la supération de l‟espace par le temps. L‟impératif de la société actuelle, influencé par le moyen technique-cientifique-informationnel et par les inventions et les inovations technologiques, demande une mobilité qui fait appel à une perspective intensement renovatrice des moyens de transport. Le transport aérien demande de l‟infrastructure adéquate, c‟est-à-dire, les flux demandent des fixes productifs qui conduisent leur mouvement, bien qu‟il a besoin de projetement, reglémentation e aménengement de leur marché. Dans ce sens, nous présentons dans cette recherche une analyse géoéconomique des flux aériens à l‟intérieur de l‟état de São Paulo, ayant comme référentiel, d‟abord, une approche evolutioniste du secteur au Brésil, qui caractérise la situation actuelle. À la suíte, nous racontons comme le modal se développe dans l‟état de São Paulo, en considérant l‟echaînement des factures liés à la dynamique des flux aériens des voyageurs parmi les aéroports dans l‟interface avec la capitale de cet état, qui obtient une croissance constante... (Résumé complet accès électronique ci-dessous) / Mestre

Cette thèse de création porte sur les nouveaux enjeux de pesanteur etde légèreté revendiqués par un certain nombre d’artistes contemporains.Nous vivons dans un monde de plus en plus pesant et pourtant les artistesexplorent des moyens de s’extraire de cette gravité pour atteindreune apesanteur théorique. Car l’apesanteur telle que nous nous la représentonsn’existe pas en terme de physique : il s’agit d’un phénomène dechute libre qui crée l’impression de flottement. J’interroge donc la notiond’(a)pesanteur, qui prend en considération cette dialectique de l’envol etde la chute, au sein de nombreuses oeuvres, principalement sculpturales. Jequestionne ma pratique de la sculpture, de l’installation et du dessin à traversle prisme de l’(a)pesanteur, qui construit un véritable rapport aumonde et à l’acte de création. J’utilise les propriétés intrinsèques du matériauafin de générer des sensations de poids ou de légèreté. J’interrogeégalement l’acte de suspendre une oeuvre dans l’espace d’exposition: lasuspension serait-elle aujourd’hui devenue le nouveau socle de la sculpture? De l’espace d’exposition à l’Espace cosmique, l’oeuvre d’art est, depuisla conquête spatiale, de plus en plus présente hors des frontières terrestres.Elle est créée dans l’Espace ou pour l’Espace : l’Espace cosmique serait-il devenu le nouveau lieu de l’art ?A travers les figures de la chute,de l’envol,du suspens,de l’imaginaire spatial,et jusqu’aux figures de l’invisible, l’(a)pesanteur tisse un véritable filrouge à travers la création contemporaine. / This creative thesis is about the new challenges of weightlessness andlightness faced by a number of contemporary artists.We are living in a increasinglyheavy world, yet artists are exploring ways to escape this gravityto reach a theoretical weightlessness. Because the way to display weightlessnessdoesn’t exist in terms of physics: it’s the phenomenon of free-fallingwhich creates this feeling of floating. So I seek to test theweight(less)ness concept, which explores this float and fall dialectic in numerousworks, mainly sculptural. I’m questioning my own practice ofsculpture, installation and drawing, through the prism of weight(less)ness,which builds an actual connection to the world and to the act of creation.I’m using the intrinsic property of the material to generate feelings ofweight or lightness. I’m also questioning the act of hanging a work in theexhibition space : nowadays, has suspension become the new pedestal of asculpture ? From the exhibition space to cosmic Space, artwork increasinglygains presence beyond earth’s boundaries, ever since the conquest ofspace. It’s created in Space and for Space : has cosmic Space become thenew place for art? Through figures of falling, of flight, of suspension, ofimaginary spaces, and even figures of invisibility, weight(less)ness builds averitable guiding light through contemporary creation.

Le contrôle aérien rentre dans une phase de profondes mutations liées à l’augmentation du trafic età l’évolution des outils permettant d’assurer le service. L’augmentation du nombre d’avions gérés parle contrôleur implique un nombre beaucoup plus important qu’auparavant d’informations à traiter etmémoriser ; or une part importante des causes d’incidents est déjà due à des problèmes de perception et demémorisation des informations amplifiées par la taille des écrans de contrôle. Ceux-ci sont particulièrementcritiques dans le cas de la perception des alarmes et des avertissements donnés par le système surla visualisation radar. Le design actuel de ce type d’alertes en France qui n’utilise que la couleur, faitaujourd’hui débat et il a été recommandé dans un bulletin de sécurité aérienne de le faire évoluer. Laperception des informations nécessaires à l’établissement d’une bonne conscience de la situation aériennedes contrôleurs est au centre de cette thèse. L’objet principal de ce travail est d’améliorer la conscience dela situation des contrôleurs en s’assurant que les éléments pertinents à leur disposition dont les alarmessont perçus dans des délais conformes à leur importance et que les actions nécessaires qui en découlentsont bien réalisées. Pour répondre à cette problématique, notre travail s’est porté sur deux axes. Le premierconsiste à étudier la tâche des contrôleurs de façon à analyser les informations nécessaires à la réalisationde certains objectifs et proposer un agent de suivi de la tâche qui pourrait les épauler. Le second porte surla perception des notifications, plus particulièrement en vision périphérique, et la conception de designspropres à améliorer leur perception ainsi que l’étude de leur impact sur la réalisation de la tâche. Grâceà une approche holistique basée sur l’utilisation d’un micro-monde ATC (Laby) et l’utilisation de capteursphysiologiques, nous avons pu évaluer plusieurs designs de notifications. Deux expérimentations ont étéconduites, la première utilisant de l’oculométrie, visait à mesurer le pouvoir attentionnel de cinq designs etleur impact sur la réalisation de la tâche. La seconde, en utilisant des données neurophysiologiques, visaità mesurer l’impact de deux designs sur la charge de travail. Les designs évalués ont servi à concevoir unsystème de notification intégré dans une nouvelle supervision radar qui a été couplé à l’agent de suivi dela tâche. La dernière expérimentation conduite durant ces travaux avait pour objectif d’évaluer l’impact decette nouvelle position de contrôle dont le design est orienté conscience de la situation sur la détection deproblèmes critiques. Les résultats obtenus montrent l’intérêt de ces nouveaux outils et leur impact positifsur la réalisation de la tâche des contrôleurs ainsi que la nécessité d’évaluer dans un contexte expérimentalcontrôlé les caractéristiques des designs de notifications pour les visualisations de supervision. / Air traffic control is undergoing a great change due to the increase of traffic and the evolution of thecontrol tools. The greater number of aircrafts managed by the controller implies a much greater load ofinformation to deal with and memorize than before. A significant part of accidents’ causes is already dueto the problem of information perception and memorization which is worsened by the size of the controlscreens which are particularly critical concerning the perception of alarms and warnings displayed onthe radar image. The current design in France of those types of alerts which rely on color is controversialand an Aviation Safety bulletin recommended it should be improved. The perception of informationcontributing to a satisfactory situation awareness by the air traffic controllers is central to this thesis whichaims at making sure alarms and relevant information are detected early enough and according to prioritiesand that the corresponding actions are actually performed. To answer the issue at stake our first work focusdealt with the study of the controllers’ task so as to analyze the required information in order to achievecertain objectives and provide a task monitoring agent that could support them. The second work focusdealt with the notifications perception, more specifically in the peripheral vision and the conception ofdesigns such as to improve their perception and the study of their impact on the performance of the task.Thanks to a holistic approach based on the use of an ATC microworld (Laby) and the use of physiologicalsensors we managed to assess several notification designs. Several experiments have been conducted,one using eye-tracking aimed at measuring attention capacity of five designs and their impact on theperformance of the task. The second used neurophysiologic data and aimed at measuring the impact oftwo designs on the work load. The assessed designs enabled to conceive a notification system integratedin a new radar supervision together with the task monitoring agent. The last experiment conducted in thecourse of this work aimed at measuring the impact of this new position of control whose design is situationawareness oriented, on the detection of critical problems. The obtained results show the relevance ofthese new tools and their positive impact on the performance of the task by controllers as well as the needto assess, in a controlled experimental context, the characteristics of notification designs for supervisionvisualization.

La manipulation aérienne est l’un des défis de la robotique au cours de cette dernière décennie. L’un des freins au développement des manipulateurs aériens est l’autonomie limitée des drones, réduite par la charge et la consommation électrique du manipulateur embarqué. Une solution pour dépasser cette limite passe par la collaboration de plusieurs drones dans une tâche de manipulation. Cette thèse porte sur la conception et la commande d’un nouveau type de véhicule autonome aérien destiné à la manipulation. Le concept consiste à faire collaborer plusieurs drones, en particulier des quadricoptères, au travers d’une architecture passive polyarticulée. Le robot ainsi obtenu est une fusion entre l’architecture passive d’un robot parallèle et plusieurs drones. L’étude du modèle dynamique de cette classe de robots met en avant un découplage dans le modèle dynamique. Ce découplage permet la conception d’une commande en cascade qui assure la stabilisation et le suivi de trajectoire pour ces robots. Deux cas d’étude sont ensuite déclinés dans cette thèse : un robot parallèle volant à deux drones et un robot parallèle volant à trois drones. Pour ces deux robots, une simulation numérique est effectuée afin de valider le fonctionnement de la commande. Ces simulations ont également permis de valider la possibilité de changer la configuration de l’architecture passive en vol. Les travaux ont été portés avec succès jusqu’au stade expérimental pour le robot volant à deux drones. / Aerial manipulation is one of the challenges of robotics over the last decade. One of the constraints on the development of aerial manipulators is the limited autonomy of drones, reduced by the load and energy consumption of the on-board manipulator. One way to overcome this limit is to have several drones collaborate on a manipulation task. This thesis deals with the design and control of a new type of autonomous aerial vehicle for manipulation tasks. The concept consists in the collaboration of several drones, in particular quadrotors, through a polyarticulated passive architecture. The robot thus obtained is a fusion between the passive architecture of a parallel robot and several drones. The study of the dynamic model of this robot class highlights a decoupling in the dynamic model. This decoupling allows the design of a cascade control law. This controller provides stabilization and trajectory tracking for these robots. Two study cases are then presented in this thesis: a flying parallel robot with two drones and a flying parallel robot with three drones. For these two robots, a numerical simulation is performed to validate the controller performances. These simulations also allowed to validate the reconfiguration abilities of passive architecture in flight. The work was successfully carried to the experimental stage for the flying robot with two drones.

Cette thèse traite de la gestion du trafic aérien et plus précisément, de l’optimisation globale des plans de vol déposés par les compagnies aériennes sous contrainte du respect de la capacité de l’espace aérien. Une composante importante de ce travail concerne la gestion de l’incertitude entourant les trajectoires des aéronefs. Dans la première partie du travail, nous identifions les principales causes d’incertitude au niveau de la prédiction de trajectoires. Celle-ci est la composante essentielle à l’automatisation des systèmes de gestion du trafic aérien. Nous étudions donc le problème du réglage automatique et en-ligne des paramètres de la prédiction de trajectoires au cours de la phase de montée avec l’algorithme d’optimisation CMA-ES. La principale conclusion, corroborée par d’autres travaux de la littérature, implique que la prédiction de trajectoires des centres de contrôle n’est pas suffisamment précise aujourd’hui pour supporter l’automatisation complète des tâches critiques. Ainsi, un système d’optimisation centralisé de la gestion du traficaérien doit prendre en compte le facteur humain et l’incertitude de façon générale.Par conséquent, la seconde partie traite du développement des modèles et des algorithmes dans une perspective globale. De plus, nous décrivons un modèle stochastique qui capture les incertitudes sur les temps de passage sur des balises de survol pour chaque trajectoire. Ceci nous permet d’inférer l’incertitude engendrée sur l’occupation des secteurs de contrôle par les aéronefs à tout moment.Dans la troisième partie, nous formulons une variante du problème classique du Air Traffic Flow and Capacity Management au cours de la phase tactique. L’intérêt est de renforcer les échanges d’information entre le gestionnaire du réseau et les contrôleurs aériens. Nous définissons donc un problème d’optimisation dont l’objectif est de minimiser conjointement les coûts de retard et de congestion tout en respectant les contraintes de séquencement au cours des phases de décollage et d’attérissage. Pour combattre le nombre de dimensions élevé de ce problème, nous choisissons un algorithme évolutionnaire multiobjectif avec une représentation indirecte du problème en se basant sur des ordonnanceurs gloutons. Enfin, nous étudions les performances et la robustesse de cette approche en utilisant le modèle stochastique défini précédemment. Ce travail est validé à l’aide de problèmes réels obtenus du Central Flow Management Unit en Europe, que l’on a aussi densifiés artificiellement. / In this thesis, we investigate the issue of optimizing the aircraft operators' demand with the airspace capacity by taking into account uncertainty in air traffic management. In the first part of the work, we identify the main causes of uncertainty of the trajectory prediction (TP), the core component underlying automation in ATM systems. We study the problem of online parameter-tuning of the TP during the climbing phase with the optimization algorithm CMA-ES. The main conclusion, corroborated by other works in the literature, is that ground TP is not sufficiently accurate nowadays to support fully automated safety-critical applications. Hence, with the current data sharing limitations, any centralized optimization system in Air Traffic Control should consider the human-in-the-loop factor, as well as other uncertainties. Consequently, in the second part of the thesis, we develop models and algorithms from a network global perspective and we describe a generic uncertainty model that captures flight trajectories uncertainties and infer their impact on the occupancy count of the Air Traffic Control sectors. This usual indicator quantifies coarsely the complexity managed by air traffic controllers in terms of number of flights. In the third part of the thesis, we formulate a variant of the Air Traffic Flow and Capacity Management problem in the tactical phase for bridging the gap between the network manager and air traffic controllers. The optimization problem consists in minimizing jointly the cost of delays and the cost of congestion while meeting sequencing constraints. In order to cope with the high dimensionality of the problem, evolutionary multi-objective optimization algorithms are used with an indirect representation and some greedy schedulers to optimize flight plans. An additional uncertainty model is added on top of the network model, allowing us to study the performances and the robustness of the proposed optimization algorithm when facing noisy context. We validate our approach on real-world and artificially densified instances obtained from the Central Flow Management Unit in Europe.

Ce travail a pour objet la résolution d'un problème combinatoire posé dans le cadre de la régulation court terme (ou dynamique) du trafic aérien. On cherche à déterminer pour chaque vol régulable une trajectoire en 4 dimensions réalisable de manière à respecter les contraintes de capacité des secteurs tout en minimisant la somme des coûts des trajectoires choisies. Le problème est modélisé par un programme linéaire mixte. Une représentation ad hoc du système aérien sert de support à la modélisation fine des trajectoires. Un processus global de résolution basé sur la génération de colonnes couplée à la technique de branch-and-bound est détaillé. Les colonnes du problème représentant des trajectoires, la génération de colonnes par le sous problème de tarification se traduit par la recherche de chemins tridimensionnels sur un réseau continu et dynamique. Un algorithme spécifique basé sur les algorithmes de plus court chemin par marquage et sur la programmation dynamique est développé et testé. Toute la méthode est évaluée sur des instances réelles représentant l'espace aérien géré par la CFMU, l'organisme européen de gestion des flux de trafic aérien. Les résultats obtenus en un temps de calcul compatible avec le contexte opérationnel valident finalement la méthode