Reproduction de : Thèse de doctorat : Physique et astrophysique : Lyon 1 : 2005. / Titre provenant de l'écran titre. 79 réf. bibliogr.

Thèse de doctorat : Automatique et traitement du signal : INPL : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Sciences appliquées : Metz : 1999. / 1999METZ002S. 60 REF.

Mémoire (M.Eng.)--Université du Québec à Chicoutimi, 2001. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Th. doct.-ing.--Génie chimique--Toulouse--I.N.P., 1983. N°: 289.

Th. doct-ing.--Métrolog. et électronique biomédicale--Nancy--I.N.P.L., 1984.

Th. doct.-ing.--Nancy, I.N.P.L., 1978.

La collecte d’informations et leur transmission au travers d’un réseau de communications peut être effectuée par des réseaux de capteurs autonomes ainsi que par des satellites d’observation. L’utilisation conjointe de ces réseaux fournirait des données complémentaires et permettrait à l’Humanité de pérenniser son avenir en comprenant les mécanismes du monde qui l’entoure. Ces dernières années, le secteur spatial a montré une volonté d’unifier et de faciliter la réutilisation des développements réalisés avec la création de filières de plateformes multi-missions ainsi que la définition de protocoles applicables à différents contextes. L’objectif de cette thèse est d’étudier les caractéristiques des différentes technologies d’observation afin d’en exploiter les points communs. À ces fins, nous nous intéressons aux technologies et aux architectures utilisées dans de tels contextes. Nous proposons alors une architecture de réseau répondant aux contraintes des systèmes les plus communément utilisés dans un tel cadre. Les principales contraintes des scénarios d’observation sont liées à la forte intermittence des liens et donc au manque de connexité du réseau. Nous nous orientons donc vers une solution ayant recours au concept de réseaux tolérants au délai. Dans un tel contexte, l’existence d’une route entre la source et la destination n’est pas garantie. C’est pourquoi les protocoles de communication utilisés propagent généralement plusieurs exemplaires d’un même message vers plusieurs entités afin d’augmenter le taux de délivrance. Nous avons souhaité diminuer l’utilisation des ressources du réseau tout en conservant des performances similaires afin d’augmenter l’efficacité du réseau. Après avoir proposé une architecture commune, nous nous sommes focalisés sur les spécificités des différents segments de notre réseau afin de répondre localement à ces problèmes. Pour le segment satellite, nous nous sommes plus spécialement concentrés sur les techniques de gestion de mémoire. Nous considérons un satellite défilant avec une mémoire embarquée limitée, collectant des données en provenance de passerelles. Il s’agit alors de sélectionner les messages les plus urgents quitte à déposer sur une autre passerelle les messages moins contraints. Sur le réseau de capteurs terrestre, nous nous sommes focalisés sur la diminution de l’utilisation des ressources du réseau. Pour cela nous avons utilisé l’historique des rencontres entre les nœuds et analysé l’influence de la quantité de mémoire allouée aux accusés de réception sur les performances du réseau. Nous sommes parvenus à atteindre des performances supérieures aux solutions existantes à moindre frais. Les solutions proposées peuvent être mises en œuvre et appliquées dans différents contextes applicatifs. / Data gathering and transmission through a communicating network can be obtained thanks to wireless sensor networks and observation satellites. Using both these technologies will allow mankind to build a sustainable future by understanding the world around. In recent years, space actors have demonstrated a will to reuse the developed technologies by creating multiple programs platforms and defining context-agnostic protocols. The goal of this thesis is to study the characteristics of several observation technologies to exploit their similarities. We analyse the existing technologies and architectures in several contexts. Then, we propose a networking architecture handling constraints of most commonly used systems in such a context. The main constraints of observation scenarios are due to the links intermittence and lack of network connectivity. We focus on a solution using the delay tolerant networking concept. In such a context, a path between source and destination might not exist at all time. That is why most proposed protocols send multiple copies of a message to increase the delivery ratio. We wanted to decrease network resource use while keeping a similar performance to increase network efficiency. After having proposed a common architecture, we focused on particularities of each network segment to solve problems locally. Concerning the satellite part, we focused specifically on memory management techniques. We considered a low earth orbit satellite with a limited on-board buffer, gathering data from gateways. The goal is then to select the most urgent messages even though the least urgent ones are sent back to the ground. On the terrestrial sensor network part, we focused on the decrease of network resource use. We used the history of encounters between nodes and analysed the influence of the proportion of memory allocated to acknowledgements on network performance. We achieved better performance than existing solutions and at lower cost. The proposed solutions can be deployed and applied in several applications.

La qualité de l’air intérieur constitue de nos jours un enjeu sanitaire majeur ainsi qu’une problématique de recherche enplein essor. De nombreux polluants sont présents à l’intérieur des bâtiments. Ils sont directement émis par des sourcesintérieures telles que les matériaux de constructions, le mobilier, l’activité des occupants ou proviennent de l’airextérieur. La politique de réduction de la consommation énergétique entraîne la construction de bâtiments de plus enplus hermétiques, réduisant ainsi l’élimination des polluants par transfert vers l’extérieur. Les techniques d’analysesclassiques ne sont pas adaptées à la surveillance continue de ces environnements. Il s’agit généralement d’analyseursencombrants, coûteux, bruyants et qui nécessitent du personnel qualifié. Une alternative à ces méthodes est récemmentapparue sous la forme de capteurs miniatures. Dans ce travail de thèse, les performances et limitations de plusieurscapteurs miniatures, tels que des capteurs à infrarouge, électrochimiques, à photoionisation ou semi-conducteurs pourla mesure du CO2, du CO, des NOx, d’O3 et des COV, ont été évaluées en laboratoire et lors de campagnes de mesurespour le suivi des principaux polluants de l’air intérieur. Bien que la réponse de ces capteurs soit fortement corrélée avecla concentration mesurée par des analyseurs de référence, le manque de sélectivité ne permet pas toujours une analysequantitative. L’apprentissage bayésien naïf ainsi que le clustering par bisecting k-means ont permis d’interpréter lessignaux mesurés par les capteurs et de mettre en évidence des événements typiques de pollution, traduisant ladynamique de la qualité de l’air intérieur. / Nowadays, indoor air quality is a major health issue and a growing research challenge. Many pollutants are presentinside buildings. They are directly emitted by indoor sources such as building materials, furniture, occupants and theiractivities or transferred from outdoors. Due to an increasing concern for energy saving, recent buildings are much moreairtight, reducing the pollutants elimination to the outside. Standard analyzers are not suitable for monitoring the airquality indoors. These techniques are usually bulky, expensive, noisy and require skilled people. An alternative to theseconventional methods recently appeared under the form of microsensors. In this work, the performances and limitationsof different type of sensors such as infrared sensors, electrochemical sensors, photoionisation detectors orsemiconductive sensors for the measurement of CO2, CO, NOx, O3 or VOC, were evaluated in laboratory conditions andalso during measurement campaigns in order to monitor the major indoor air pollutants. Although the response of thesesensors is highly correlated with the concentration measured by reference instruments, their lack of selectivity does notalways allow a quantitative analysis. Naive Bayes classifier and bisecting k-means clustering were used to help analyzethe output of the sensors, and allow identifying typical pollution events, reflecting the dynamics of the indoor air quality.

L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est de nos jours un puissant outil de diagnostic grâce à sa capacité à produire des images aussi bien morphologiques que fonctionnelles. Bien que la résolution temporelle se soit améliorée avec les techniques d’imagerie rapide et parallèle, les mouvements physiologiques du type cardio-respiratoire restent gênants et dégradent la qualité des images. L’apnée et la synchronisation sont les techniques les plus couramment utilisées. Celles-ci ont des limites et restent difficiles pour certains patients. Pour mettre en oeuvre l’imagerie adaptive qui consiste à intégrer les mouvements des patients dans les processus d’acquisition et de reconstruction, nous devons disposer de capteurs de mouvements compatibles IRM donnant la meilleure représentation du mouvement des organes. Différents types de capteurs et méthodes de validations ont été développés pour intégrer ces informations externes aux algorithmes de reconstruction. Chaque capteur conçu devait être non-invasif et compatible à l’environnement IRM (champ magnétique, gradients de champ magnétique, et ondes de radiofréquences). La conception des capteurs impliquait la mise en oeuvre d’outils d’acquisition, et des méthodes de tests et de validations. Différent concepts de capteurs ont été explorés et testés. La validation finale étant faite par l’intégration des signaux à l’imagerie adaptative qui conduit à un apport au niveau de la qualité de l’image et par conséquent une amélioration du diagnostic. / Magnetic Resonance Imaging (MRI) is nowadays a powerful tool for diagnosis thanks to the ability to produce morphological and functional images. Despites of higher temporal resolution obtained with fast imaging techniques and parallel imaging, physiological movements, like the cardio-respiratory motion, are still a source of artefacts and degrade the quality of the image. Breathhold and gating/triggering are usually used to reduce the impact of this problem. For adaptive imaging, we want to take into account organs and physiological movement of the patient for the image acquisition and reconstruction process. For this reason, MRI compatible motion sensors are necessary. We have tested several types of motion sensors and developed validation methods to integrate this external information in the reconstruction algorithms. Every of the conceived sensor had to be non-invasive and compatible to the MRI environment (the magnetic field, gradients of magnetic field, and waves of radio frequencies). The conception of the sensors required the implementation of acquisition tools and validation tests and methods. Different types of sensors were investigated and tested. The final validation is made by the integration of the sensors in adaptive imaging process increasing image quality and consequently improving the diagnosis.