Les ouvrages vieillissent et leur état se détériore. Compte tenu de leur importance sociale et économique, ils constituent des vecteurs de transports construits dans le but d'assurer un service alliant un haut niveau de qualité, de sécurité et de fiabilité. Des budgets d'investissement, le plus souvent déficitaires, sont octroyés pour la construction d'infrastructures et d'ouvrages de génie civil. La fermeture des ouvrages pour les activités d'entretien ou de réparation, même temporaire, et, dans le cas de leur démolition, perturbe fortement la mobilité des usagers, en particulier, le mouvement des marchandises, social humain au niveau des activités de service et récréative, entraînant des répercussions économiques à différentes échelles et secteurs. La gestion des ouvrages permet l'auscultation des détériorations, la surveillance, et l'évaluation régulière d'un parc d'infrastructure en vue d'assurer un meilleur service aux utilisateurs. Nous aborderons pour cela, le contexte du projet, les besoins de recherche et ses objectifs. Par la suite, nous nous intéresserons plus en détail à la méthodologie qui décrit le modèle de gestion qui sera développé dans ce travail de recherche pour évaluer et gérer le parc d'ouvrages et les résultats attendus du projet de recherche. Une revue de la littérature est abordée afin d'identifier et analyser les modèles de gestions existants dans ce domaine de gestion des infrastructures. Le rapport s'articule autour de trois grandes parties : (1) Évaluation de la condition d'état d'un pont (2) Variation temporelle de la condition d'état d'un pont (3) Gestion intégrée du réseau routier. Ce rapport conclut sur les apports de la recherche et ouvre la perspective de développement à venir. Ce qui contribuera à maintenir et à en rétablir de façon optimale l'état des ouvrages ainsi qu'à stimuler l'économie. / The structures grow old, and their condition deteriorates. Given their social and economic importance,they are transporting vectors built to ensure a service combining a high level of quality, safety and reliability. Investment budgets, most often in the deficit, are allocated for infrastructure and civil engineering structures construction. The closure of structures for maintenance or repair activities, even temporarily, and, in the case of their demolition, strongly disrupts the mobility of users, in particular, the movement of goods, human social at the level of service and recreational activities, entailing economic impacts at different scales and sectors. The structure management allows the monitoring of deterioration,the surveillance and the regular assessment of an infrastructure fleet in order to ensure a better service to the users. We will cover the context of the project, the research necessities and its goals. Afterwards, we will focus in more detail on the methodology that describes the management model that will be developed in this research work to evaluate and manage the structure fleet and the expected outcomes of the research project. A literature review is performed to identify and analyse existing management models in this field of infrastructure management. The report is structured around three main parts: (1) Bridge state condition assessment (2) Temporal variation of the bridge state condition (3) Integrated Road network management. This thesis concludes on the research contributions and opens the perspective of future development. This will help to maintain and optimally restore the structures state condition and stimulate the economy.

Dans ce mémoire, on traite des méthodes et d'outils d'évaluation de la fiabilité des systèmes mécanique. La fiabilité dans ce contexte est définie comme étant la probabilité que la résistance soit supérieure à la sollicitation que le système subit. On considère que la résistance est aléatoire et que l'occurrence et l'intensité de la sollicitation sont aléatoires. Les outils d'analyse et d'évaluation de la fiabilité, retenus dans ce travail, permettent d'évaluer et d'optimiser les performances d'un système existant ou d'intégrer le caractère aléatoire de sollicitation et de la résistance, en phase de conception. Des exemples d'applications issus des domaines du génie mécanique et de la sécurité des structures sont rapportés dans ce mémoire pour illustrer les différents concepts théoriques. Le contenu de ce mémoire a été conçu et structuré de manière à servir de document de référence pour la conception et l'exploitation de systèmes assujettis à des sollicitations dont l'intensité et l'occurrence sont aléatoires et dont la résistance se dégrade, aléatoirement également, selon l'âge et l'usage du système.

De nombreux signaux physiques incluant des signaux audio (musique, parole), médicaux (ECG, PCG), de mammifères marins ou d'ondes gravitationnelles peuvent être modélisés comme une superposition d'ondes modulées en amplitude et en fréquence (modes AM-FM), appelés signaux multicomposantes (SMCs). L'analyse temps-fréquence (TF) joue un rôle central pour la caractérisation de tels signaux et, dans ce cadre, diverses méthodes ont été développées au cours de la dernière décennie. Néanmoins, ces méthodes souffrent d'une limitation intrinsèque appelée le principe d'incertitude. Dans ce contexte, la méthode de réallocation (MR) a été développée visant à améliorer les représentations TF (RTFs) données respectivement par la transformée de Fourier à court terme (TFCT) et la transformée en ondelette continue (TOC), en les concentrant autour des lignes de crête correspondant aux fréquences instantanées. Malheureusement, elle ne permet pas de reconstruction des modes, contrairement à sa variante récente connue sous le nom de transformée synchrosqueezée (TSS). Toutefois, de nombreux problèmes associés à cette dernière restent encore à traiter tels que le traitement des fortes modulations en fréquence, la reconstruction des modes d'un SMC à partir de sa TFCT sous-échantillonnée or l'estimation des signatures TF de modes irréguliers et discontinus. Cette thèse traite principalement de tels problèmes afin de construire des nouvelles méthodes TF inversibles plus puissantes et précises pour l'analyse des SMCs.Cette thèse offre six nouvelles contributions précieuses. La première contribution introduit une extension de TSS d'ordre deux appliqué à la TOC ainsi qu'une discussion sur son analyse théorique et sa mise en œuvre pratique. La seconde contribution propose une généralisation des techniques de synchrosqueezing construites sur la TFCT, connue sous le nom de transformée synchrosqueezée d'ordre supérieur (FTSSn), qui permet de mieux traiter une large gamme de SMCs. La troisième contribution propose une nouvelle technique utilisant sur la transformée synchrosqueezée appliquée à la TFCT de second ordre (FTSS2) et une procédure de démodulation, appelée DTSS2, conduisant à une meilleure performance de la reconstruction des modes. La quatrième contribution est celle d'une nouvelle approche permettant la récupération des modes d'un SMC à partir de sa TFCT sous-échantillonnée. La cinquième contribution présente une technique améliorée, appelée calcul de représentation des contours adaptatifs (CRCA), utilisée pour une estimation efficace des signatures TF d'une plus grande classe de SMCs. La dernière contribution est celle d'une analyse conjointe entre l'CRCA et la factorisation matricielle non-négative (FMN) pour un débruitage performant des signaux phonocardiogrammes (PCG). / Many physical signals including audio (music, speech), medical data (ECG, PCG), marine mammals or gravitational-waves can be accurately modeled as a superposition of amplitude and frequency-modulated waves (AM-FM modes), called multicomponent signals (MCSs). Time-frequency (TF) analysis plays a central role in characterizing such signals and in that framework, numerous methods have been proposed over the last decade. However, these methods suffer from an intrinsic limitation known as the uncertainty principle. In this regard, reassignment method (RM) was developed with the purpose of sharpening TF representations (TFRs) given respectively by the short-time Fourier transform (STFT) or the continuous wavelet transform (CWT). Unfortunately, it did not allow for mode reconstruction, in opposition to its recent variant known as synchrosqueezing transforms (SST). Nevertheless, many critical problems associated with the latter still remain to be addressed such as the weak frequency modulation condition, the mode retrieval of an MCS from its downsampled STFT or the TF signature estimation of irregular and discontinuous signals. This dissertation mainly deals with such problems in order to provide more powerful and accurate invertible TF methods for analyzing MCSs.This dissertation gives six valuable contributions. The first one introduces a second-order extension of wavelet-based SST along with a discussion on its theoretical analysis and practical implementation. The second one puts forward a generalization of existing STFT-based synchrosqueezing techniques known as the high-order STFT-based SST (FSSTn) that enables to better handle a wide range of MCSs. The third one proposes a new technique established on the second-order STFT-based SST (FSST2) and demodulation procedure, called demodulation-FSST2-based technique (DSST2), enabling a better performance of mode reconstruction. The fourth contribution is that of a novel approach allowing for the retrieval of modes of an MCS from its downsampled STFT. The fifth one presents an improved method developed in the reassignment framework, called adaptive contour representation computation (ACRC), for an efficient estimation of TF signatures of a larger class of MCSs. The last contribution is that of a joint analysis of ACRC with non-negative matrix factorization (NMF) to enable an effective denoising of phonocardiogram (PCG) signals.

Automobile système embarqué est une architecture distribuée de l'ordinateur des applications basées sur. La prolifération des systèmes embarqués dans une automobile a apporté de nombreux avantages,tels que le remplacement du système mécanique ancienne avec capteur électronique en réseau et desactionneurs, par exemple, dans des applications telles suspensions adaptatives. Le remplacement des systèmes mécaniques avec ceux électroniques et l'intégration de nouvelles fonctionnalités dans l'électronique soulève une grave préoccupation, c'est de fournir des garanties que ces systèmes embarqués seront en mesure d'effectuer, même dans des environnements difficiles, en particulier dans un système critique pour la sécurité comme un automobile. De plus, ceux-ci l'actualité informatique applications à la demande, imposée par un processus physique.Par exemple, pour éviter un événement catastrophique comme un accident de la demande de freinage doit répondre aux contraintes de minutage. Ce qui implique que la durée de temps entre l'instance de l'application du frein (à la pédale de frein) et l'instance de l'actionnement au niveau des roues d'un véhicule automobile doit être inférieure à la limite. En outre, l'application de freinage est généralement répartie sur le nombre de nœuds, qui sont embarqués communicants les uns avec les autres en utilisant une ressource de communication partagée. Par conséquent, il est important que nous fournissons des garanties que la demande, individuellement et collectivement, est atteinte de ses contrainte temporelle; qui est dans la composition de plusieurs nœuds embarqués. En outre, la prolifération des applications informatiques est également livré avec une hétérogénéité croissante et la complexité de l'architecture intégrée, ce qui conduira à l'augmentation de la complexité de l'analyse pour les systèmes automobiles.Par conséquent, il ya un besoin croissant d'assurer que ces systèmes automobiles embarqués répondre à des contraintes temporelles et de fournir des garanties de sécurité au cours de leur fonctionnement normal ou lors de situations critiques. Cette thèse vise à développer les analyses d'ordonnançabilité pour systèmes automobiles et les réseaux intégrés, avec le but de faciliter,d'une manière rentable et fiable, la conception et l'analyse des systèmes embarqués automobiles. Les analyses sont élaborées et appliquées dans le contexte de l'automobile; de ​​façon à réduire le risque d'échec en raison de délai: les limites du matériel; frais généraux de mise en œuvre, et les interférences dues à la circulation probaliste / Automotive embedded system is a distributed architecture of computer-based applications. The proliferation of embedded systems in an automobile has brought numerous benefits; such as replacement of old mechanical system with networked electronic sensor and actuators, for example, in applications like adaptive suspensions. The replacement of mechanical systems with electronic onesand the integration of new functionality in electronics raises a serious concern; that is to provide guarantees that these embedded systems will be able to perform, even in harsh environments, particularly in a safety-critical system like an automobile.Moreover, these computer-based applications demand timeliness, imposed by a physical process. For example, to avoid a catastrophic event like a crash the braking application has to meet thetiming-constraints. This implies that the time duration between the instance of application of the brake (at brake pedal) and the instance of actuation at the wheels of an automobile should be less than the deadline. Moreover, the braking application is usually spread over number of embedded nodes, which are communicating with each other using a shared communication resource. Therefore, it is important that we provide some guarantees that an application, individually and collectively, is meeting its timing constraint; that is in the composition of multiple embedded nodes. Moreover, theproliferation of computer-based applications also comes with an increasing heterogeneity and complexity of the embedded architecture; which lead to the increase in the complexity of the analysis for the automotive systems Therefore, there is an increasing need to ensure that these automotive embedded systems meet temporal constraints and provide safety guarantees during their normal operation or during critical situations. This thesis aims at developing the schedulability analyses for automotive systems and embedded networks; with the aim to facilitate, in a cost-effective and reliable manner, the design and analysis of automotive embedded systems. The analyses are developed and applied in the automotive context; so as to reduce the risk of deadline failure due to: hardware limitations ; implementation overheads; and nterference due to probabilistic traffic

Un système temps réel critique nécessite une validation temporelle utilisant un test d'ordonnançabilité avant sa mise en œuvre. Cette thèse traite le problème d'ordonnancement des taches à offset (transactions) sur une architecture monoprocesseur, en priorités fixes et en priorités dynamiques. Les méthodes existantes pour un test exact ont une complexité exponentielle et seules existent des méthodes approchées, donc pessimistes, qui sont pseudo-polynomiales. En priorités fixes nous proposons des méthodes pseudo-polynomiales, basées sur l'analyse de temps de réponse qui sont moins pessimistes que les méthodes existantes. Nous présentons quelques propriétés (accumulativité monotonique, dominance de tâches) rendant exacte les méthodes d'analyse approchées pour certains cas de systèmes, et optimisant le temps de calcul. En priorités dynamiques, nous proposons un test d'ordonnançabilité exact avec une complexité pseudo-polynomiale. Ce test est basé sur l'analyse de la demande processeur. Les qualités des résultats de nos méthodes sont confirmées par des évaluations expérimentales.

La sémantique des jeux est une sémantique dénotationnelle centrée sur l’interaction : preuves et programmes y sont représentés par des stratégies modélisant, par le flot d’exécution, leur manière de réagir à leur environnement. Malgré cette présentation intensionnelle, les sémantiques de jeux ne suffisent pas à capturer certaines informations calculatoires annexes au flot d’exécution telles que, par exemple, la production de témoins en logique du premier ordre ou la consommation de ressources dans les langages de programmation. Dans cette thèse nous proposons un enrichissement du modèle des jeux concurrent à base de structures d’événements permettant de garder trace de ces informations.Nous construisons d’abord un modèle de jeux concurrent dans lequel les coups joueurs d’une stratégie sont annotés par les termes d’une théorie (in)équationnelle. Cette théorie est un paramètre de notre modèle et les annotations permettent de refléter de manière compacte des informations d’exécution n’ayant pas d’influence sur le flot d’exécution. Nous montrons que le modèle ainsi construit préserve la structure catégorique compacte fermée du modèle sans annotation.Nous explorons ensuite l’expressivité de notre modèle et présentons deux interprétations nouvelles en sémantique des preuves et des programmes : l’une interprétant les preuves de la logique classique du premier ordre par des stratégies concurrentes avec échange de témoins, donnant une version compositionnelle au théorème de Herbrand ; l’autre permettant de refléter les aspects quantitatifs liés à la consommation de ressources telles que le temps, dans l’exécution de programmes concurrents d’ordre supérieur avec mémoire partagée. / This thesis presents a general framework for enriching causal concurrent games model with annotations. These annotations can be viewed as meta-data on strategies: they are modified throughout interactions but do not affect their general flow of control. These data can be of various nature, in particular our enrichment is parametrised over any multi-sorted equational theory and can also reflect structure upon these data such as a partial order. From a semantics point of view, this construction is motivated by problems from both logic and programming languages: On the logic side, the annotated games model specialised to first-order terms enables us to give a novel interpretation of first-order classical proofs as concurrent strategies carrying first-order witnesses. In particular this answer the question of giving a compositional version to Herbrand’s theorem while avoiding the usual proof sequentialization of other denotational approaches. On the programming language side, annotations on games offer intrinsic quantitative models. We show that those can be used to provide denotational semantics for resource consumption analysis of concurrent higher order programming language with shared memory.These enrichments, strongly connected to the causal structure of concurrent games, give an argument in favor of a causal meaning of computations.

Dans le cadre industriel et académique, les méthodologies de développement logiciel exploitent de plus en plus le concept de “modèle” afin d’appréhender la complexité des systèmes temps réel critiques. En particulier, celles-ci définissent une étape dans laquelle un modèle fonctionnel, conçu comme un graphe de blocs fonctionnels communiquant via des échanges de signaux de données, est déployé sur un modèle de plateforme d’exécution matérielle et un modèle de plateforme d’exécution logicielle composé de tâches et de messages. Cette étape appelée étape de déploiement, permet d’établir une architecture opérationnelle du système nécessitant une validation des propriétés temporelles du système. Dans le contexte des systèmes temps réel dirigés par les évènements, la vérification des propriétés temporelles est réalisée à l’aide de l’analyse d’ordonnançabilité basée sur l’analyse des temps de réponse. Chaque choix de déploiement effectué a un impact essentiel sur la validité et la qualité du système. Néanmoins, les méthodologies existantes n’offrent pas de support permettant de guider le concepteur d’applications durant l’exploration de l’espace des architectures possibles. L’objectif de ces travaux de thèse consiste à mettre en place des techniques d’analyse et de synthèse automatiques permettant de guider le concepteur vers une architecture opérationnelle valide et optimisée par rapport aux performances du système. Notre proposition est dédiée à l’exploration de l’espace des architectures en tenant compte à la fois des quatre degrés de liberté déterminés durant la phase de déploiement, à savoir (j) le placement des éléments fonctionnels sur les éléments de calcul et de communication de la plateforme d’exécution, (ii) le partitionnement des éléments fonctionnels en tâches temps réel et des signaux de données en messages, (iii) l’affectation de priorités d’exécution aux tâches et aux messages du système et (iv) l’attribution du mécanisme de protection des données partagées pour les systèmes temps réel périodiques. Nous nous intéressons principalement à la satisfaction des contraintes temporelles et celles liées aux capacités des ressources de la plateforme cible. De plus, nous considérons l’optimisation des latences de bout-en-bout et la consommation mémoire. Les approches d’exploration architecturale présentées dans cette thèse sont basées sur la technique d’optimisation PLNE (programmation linéaire en nombres entiers) et concernent à la fois les applications activées périodiquement et celles dont l’activation est pilotée par les données. Contrairement à de nombreuses approches antérieures fournissant une solution partielle au problème de déploiement, les méthodes proposées considèrent l’ensemble du problème de déploiement. Les approches proposées dans cette thèse sont évaluées à l’aide d’applications génériques et industrielles. / Modern development methodologies from the industry and the academia exploit more and more the ”model” concept to address the complexity of critical real-time systems. These methodologies define a key stage in which the functional model, designed as a network of function blocks communicating through exchanged data signals, is deployed onto a hardware execution platform model and implemented in a software model consisting of a set of tasks and messages. This stage so-called deployment stage allows establishment of an operational architecture of the system, thus it requires evaluation and validation of the temporal properties of the system. In the context of event-driven real-time systems, the verification of temporal properties is performed using the schedulability analysis based on the response time analysis. Each deployment choice has an essential impact on the validity and the quality of the system. However, the existing methodologies do not provide supportto guide the designer of applications in the exploration of the operational architectures space. The objective of this thesis is to develop techniques for analysis and automatic synthesis of a valid operational architecture optimized with respect to the system performances. Our proposition is dedicated to the exploration of architectures space considering at the same time the four degrees of freedom determined during the deployment phase, (i) the placement of functional elements on the computing and communication resources of the execution platform, (ii) the partitioning of function elements into real time tasks and data signals into messages, (iii) the priority assignment to system tasks and messages and (iv) the assignment of shared data protection mechanism for periodic real-time systems. We are mainly interested in meeting temporal constraints and memory capacity of the target platform. In addition, we are focusing on the optimization of end-to-end latency and memory consumption. The design space exploration approaches presented in this thesis are based on the MILP (Mixed Integer Linear programming) optimization technique and concern at the same time time-driven and data-driven applications. Unlike many earlier approaches providing a partial solution to the deployment problem, our methods consider the whole deployment problem. The proposed approaches in this thesis are evaluated using both synthetic and industrial applications.