La traitement robuste des collisions et des contacts est important dans les scénarios d'animation et de simulation par modèle physique. Un problème important est comment traiter les collisions et les auto-collisions simultanées se produisant entre les objets dans la scène. Nous présentons de nouvelles méthodes pour la simulation robuste des objets déformables complexes. Notre technique se base sur la détection continue et la détection discrète descollisions. Nous proposons deux approches pour traiter les collisions une fois qu'elles sont détectées. D'abord, nous modélisons les collisions comme des contraintes linéaires adjointes aux équations de la dynamique, ce qui aboutit à un problème de programmation quadratique (QP). À cet effet, nous avons développé un algorithme qui traite les équations dynamiques et les contraintes linéaires d'une manière globale. En second lieu, nous avons développé une méthode utilisant des pénalités qui traite les collisions multiples en exploitant la cohèrence temporelle. Le but est de garantir un état final sans collisions tout en réduisant au minimum la création des "collisions secondaires". Nous présentons nos résultats et analysons les avantages et la pertinence de notre méthode vis-à-vis des méthodes existantes. Les applications incluent les simulations mécaniques et chirurgicales, ainsi que les jeux vidéo et les effets spéciaux pour le cinéma

Le propos de cette thèse est d'étudier les mécanismes physiques de la déformation intracontinentale sous le double aspect mécanique et thermique. A cause des nombreuses données structurales, géophysiques, pétrologiques ou géochronologiques existantes dans les domaines orogéniques, cette étude s'est plus particulièrement localisée sur la formation des chaînes de montagnes et d'une façon générale sur la collision continentale. Dans une première partie, la déformation lithosphérique est abordée d'un point de vue strictement mécanique par une approche expérimentale qui rend compte d'une partie de la complexité des rhéologies lithosphériques continentales. En particulier, nous nous sommes attachés à respecter les deux comportements extrêmes qui se rencontrent dans la lithosphère.  le comportement fragile (F) (croûte supérieure et dans certains cas une partie du manteau).  un comportement ductile (D) (croûte inférieure et majeure partie du manteau). Les modèles analogiques ont été construits à partir de matériaux qui respectent ces propriétés et qui, de plus, sans l'aide d'une centrifugeuse, respectent la part des forces gravitaires par rapport aux forces tectoniques. Pour respecter le degré de simplification des modèles (les modèles analogiques respectent essentiellement la dualité fragile-ductile et les différences de densité), nous avons considéré la lithosphère comme étant composée de quatre couches (croûte fragile, croûte ductile, manteau fragile, manteau ductile). L'application de la modélisation analogique à la déformation lithosphérique a alors été réalisée par une étude de la résistance à la déformation de chacune des couches de la lithosphère à partir des données expérimentales sur la rhéologie des roches et en fonction essentiellement de la structure thermique. Trois séries d'expériences ont alors été réalisées afin de comprendre les relations entre les conditions aux limites, la composition rhéologique et les déformation :  une première étude sur l'évolution de l'épaississement crustal pendant une collision a mis en évidence l'importance de la rhéologie sur la déformation.  une deuxième étude a permis de caractériser la déformation tridimentionnelle associée au poinçonnement, en particulier la répartition dans l'espace des différents types de failles (chevauchements, décrochements et failles normales).  enfin, une troisième étude a été réalisée pour étudier la vergence et la propagation des failles dans un système fragile-ductile. Dans la deuxième partie de cette thèse, les conséquences thermiques liées à la superposition d'unités crustales ont été étudiées à partir d'un modèle numérique aux différences finies. Les évolutions thermiques (géothermes) et métamorphiques (Chemins Pression-Température-temps i.e. P, T, t) sont indépendantes du nombre d'unités chevauchées, de la chronologie respective des chevauchements et finalement de leur mode de propagation spatial. La forme des chemins (P. T. t) reflète donc en partie l'histoire tectonique des chaînes de montagne. Comme il est difficile de connaître l'histoire de la déformation dans les orogènes uniquement à partir de l'état fini actuel, cette étude s'avère nécessaire pour interpréter les données pétrologiques (évolution de la température en fonction de la pression) et géochronologiques (qui peuvent dans la plupart des cas être considérées comme des relations température-temps) en fonction des évènements tectoniques. Dans le cas des Alpes Occidentales, cette modélisation nous a permis de contraindre les schémas d'évolution tectonique. La dernière partie de cette thèse traite directement des interactions thermo-mécaniques sur la déformation dans les orogènes. On constate en effet que la tectonique tangentielle, qui consiste à superposer des nappes " rigides " les unes sur les autres pour épaissir la croûte, ne peut expliquer tout le champ de déformation finie et les données métamorphiques dans les chaînes de montagne. Nous proposons un processus supplémentaire de déformation lié essentiellement aux forces gravitaires qui peut, d'une part, expliquer le champ de déformation finie, d'une part, des données pétrologiques et géochronologiques dans des zones où le métamorphisme est intense (très haute température et faible pression), en particulier les dômes thermiques.

En 2008, le futur collisionneur du CERN, le Large Hadron Collider (LHC), commencera à récolter les données issues des collisions entre protons à l'échelle du TeV, dans le but de comprendre la brisure de la symétrie électro-faible. Un grand nombre de réactions incluant de nombreuses particules dans l'état final doit être étudié avec précision. Ces possibilités de découverte du LHC ne pourront être pleinement exploitées que si le bruit de fond de la Chromodynamique Quantique est bien maîtrisé. Parmi les réactions comprenant plus de quatre particules, la production associée d'une paire de bosons de jauge faible (W, Z) associée à un jet constitue un des bruits de fond pour la recherche du boson de Higgs au LHC. Il est important de calculer cette réaction à l'approximation dite "au-delà des logarithmes dominants", qui consiste à ajouter à l'ordre dominant le plus bas les deux contributions suivantes : la correction virtuelle (c'est un calcul d'amplitudes à une boucle) et l'émission réelle (c'est un calcul d'amplitudes à l'arbre mais avec un parton de plus dans l'état final). Des expressions analytiques suffisamment compactes pour être évaluées numériquement ont été obtenues et sont en parfait accord avec les résultats de deux autres groupes de recherche indépendants. Quant à l'émission réelle, toutes les contributions ont été évaluées à l'aide de programmes de génération automatique d'amplitudes à l'arbre. Ainsi, nous sommes en mesure de présenter des prédictions précises concernant les corrections à l'ordre supérieur de la section efficace totale de cette réaction au LHC.

Cette thèse aborde le problème de la navigation sûre pour véhicules autonomes en environnement dynamique. La sûreté est définie au moyen du concept des Etats de Collisions Inévitables (Inevitable Collision States [ICS]). Un ICS est un état dans lequel, quelque soit le contrôle appliqué au système robotique étudié, celui-ci entre en collision avec un obstacle. Pour sa propre sécurité et celle de son environnement, il est impératif qu'un système robotique n'entre donc jamais dans un tel état. Ce problème est trait'e en deux parties. La première partie est consacrée à la caractérisation des états de collisions inévitables. La deuxième partie à la définition d'un système de navigation permettant d'éviter de tels états. Des résultats en simulation et sur une plateforme expérimentale sont présentés pour valider l'approche.

Les systèmes avancés d'assistance à la conduite automobile ont comme objectif d'apporter de l'intelligence au véhicule en l'équipant d'un ensemble de capteurs extéroceptifs et proprioceptifs. L'approche classique consiste à doter le véhicule de capacités de perception pour lui permettre de connaître son environnement sans interaction intelligente avec cet environnement. Cette approche dite autonome a montré cependant des limites liées à la portée et à la précision des capteurs utilisés. Le grand développement et l'évolution rapide dans le domaine des télécommunications sans fil ont rendu possible de re-penser le modèle de conduite automobile en introduisant la notion de coopération entre les véhicules. Le travail de standardisation d'un protocole de communication est en cours d'élaboration mais le succès de l'introduction de cette technologie dans le domaine véhiculaire est fortement corrélé à la mise en oeuvre de services et d'applications réalistes et à forte valeur ajoutée pour l'utilisateur final. L'établissement d'une liste d'applications réalistes requiert un soin particulier surtout que les applications proposées dans la littérature ne sont pas actuellement réalisables techniquement et leur acceptabilité par le grand public n'est pas encore établie ni garantie. Pour combler ce manque, nous avons essayé à travers cette thèse de nous focaliser sur la conception de nouveaux systèmes coopératifs d'assistance à la conduite pour l'amélioration de la sécurité routière. Le but de la thèse est de prouver la faisabilité des applications coopératives avec le matériel de communication existant et d'étudier l'apport de cette technologie dans la prévention des collisions entre les véhicules. Le travail réalisé pendant la thèse couvre un domaine très large. D'abord, nous proposons une architecture de communication sans fil basée sur la norme 802.11 et nous étudions à travers des campagnes de test l'adéquation de cette architecture avec les exigences des applications coopératives en termes de portée, de débit et de latence. Sur la base de cette architecture et après une étude statistique des accidents sur les routes, nous avons expérimenté notre système dans deux types d'applications dans lesquelles la coopération peut avoir une valeur ajoutée par rapport au système autonome : - La prévention de risque à l'approche d'une intersection - L'assistance lors d'un changement de voie Pour chacun de ces deux scénarios, nous avons mis en application un système de prédiction et de prévention de risque de collision entre les véhicules à travers des tests réels sur la plateforme expérimentale de véhicules intelligents LaRA.

<p>This thesis investigates the crucial problem of collision avoidance for autonomous vehicles.  An anti-collision system for an unmanned aerial vehicle (UAV) is studied in particular. The purpose of this system is to make sure that the own vehicle avoids collision with other aircraft in mid-air. The sensor used to track any possible threat is for a UAV limited basically to a digital video camera. This sensor can only measure the direction to an intruding vehicle, not the range, and is therefore denoted an angle-only sensor. To estimate the position and velocity of the intruder a tracking system, based on an extended Kalman filter, is used. State estimates supplied by this system are very uncertain due to the difficulties of angle-only tracking. Probabilistic methods are therefore required for risk calculation. The risk assessment module is one of the essential parts of the collision avoidance system and has the purpose of continuously evaluating the risk for collision. To do this in a probabilistic way, it is necessary to assume a probability distribution for the tracking system output. A common approach is to assume normality, more out of habit than on actual grounds. This thesis investigates the normality assumption, and it is found that the tracking output rapidly converge towards a good normal distribution approximation. The thesis furthermore investigates the actual risk assessment module to find out how the collision risk should be determined. The traditional way to do this is to focus on a critical time point (time of closest point of approach, time of maximum collision risk etc.). A recently proposed alternative is to evaluate the risk over a horizon of time. The difference between these two concepts is evaluated. An approximate computational method for integrated risk, suitable for real-time implementations, is also validated. It is shown that the risk seen over a horizon of time is much more robust to estimation accuracy than the risk from a critical time point. The integrated risk also gives a more intuitively correct result, which makes it possible to implement the risk assessment module with a direct connection to specified aviation safety rules.</p>

<p>This thesis project was carried out at Volvo Car Corporation. It is based on an EU project called Locust in which a bio-inspired visual sensor system (the Locust sensor system) for automotive collision avoidance was developed. The Locust sensor system is designed to emulate the collision avoidance functionality of the Locust grasshopper, which is well-known for its extraordinary vision based collision avoidance ability, in particular with regard to its fast reaction times to perceived threats. Volvo Car Corporation is interested in the possibility of using the bio-inspired technology developed in the Locust project to improve its already existing collision avoidance systems. Pedestrian collision avoidance is of high interest, for which the properties of the Locust grasshopper are desirable.</p><p>The purpose of this thesis project is to develop two demonstrator vehicles to test the performance of the Locust sensor system, carry out the testing, and evaluate its usability for Volvo Car Corporation. The first vehicle is a scale 1:5 model car that was originally developed in a thesis project at KTH, and the second a full scale Volvo XC90.</p><p>It was found in the testing that the Locust sensor system is promising for pedestrian collision avoidance applications. The results for detecting other vehicles were also acceptable, but Volvo Car Corporation already has other collision avoidance systems with better performance in this regard. In general the test results were very good for speeds up to about 40 km/h. This indicates that the Locust sensor system would be most usable in a city driving environment, parking lot situations, and for driving in residential areas.</p>

<p>Intervjuer med kunniga på AIS-området har utförts parallellt med en enkät riktad till aktiva befäl ute till sjöss. Detta i syfte att ta reda på dels hur detta hjälpmedel bör användas vad avser antikollision, dels hur det faktiskt används i praktiken.</p><p>AIS, Automatic Identification System, är ett informationsdelningssystem som hjälper fartyg att navigera säkert genom att sända ut egen navigationsdata och samtidigt ta emot motsvarande information från andra fartyg. Systemet nyttjas även som informationssystem för landbaserade stationer såsom VTS-centraler och kustbevakning.</p><p>Undersökningen har engagerat och visat att expertisen anser att AIS, i många avseenden, är ett bra och användbart hjälpmedel som <em>bör</em> komplettera övrig utrustning vid bedömning om kollisionsrisk. Vidare visar enkäten att ARPA-systemet, trots vissa inneboende brister, tillmäts större förtroende än AIS och AIS-vektorer används därför sparsamt. Enkäten visar även att en stor del av de aktiva inte är främmande för att göra avsteg från sjövägsreglerna emedan expertisen i huvudsak avråder från sådant.</p> / <p>Interviews with experts, in the field of AIS, have been conducted alongside a quantitative survey aimed at certified seagoing officers. The purpose of the survey was to investigate how this navigational aid preferably should be used in collision avoidance, in contrast to how it is used in reality.</p><p>AIS, Automatic Identification System, is an information sharing system to assist in safe navigation by transmitting the own vessels navigational data while, at the same time, receiving corresponding information from other ships. The system is also utilized by land based stations such as VTS-centers and coast guards.</p><p>The investigation shows that experts conclude AIS to be, in many aspects, a good and useful aid which <em>should</em> be used in collaboration with other equipment when assessing risk of collision. Furthermore, the survey show that the ARPA-system, in spite of some internal shortcomings, is awarded more trust than AIS and AIS vectors are therefore rarely used. The survey also shows that a large number of officers are open to deviating from the COLREGs while the experts, in general, advise against it.</p>

<p>This paper describes our game engine written in C++, using the DirectX libraries for graphics, sound and input. Since the engine is written using DirectX, an introduction to this system is given. The report gives a description of the structure of the game and the game kernel. Following this is a description of the graphics engine and its core components. The main focus of the engine is on the physics and how it is used in the game to simulate reality. Input is discussed briefly, with examples to show how it relates to the physics engine. Implementation of audio in the game engine is not described, but a general description of how sound is used in games is given. A theory for the basics of how artificial intelligence can be used in the engine is presented. The system for the architecture of the levels is described as is its connection to the graphics engine. The last section of the report is an evaluation and suggestions for what to do in the future. A user manual for the level editor is included as an appendix.</p>

This paper explores the motion planning problem for multiple moving objects. The approach taken consists of assigning priorities to the objects, then planning motions one object at a time. For each moving object, the planner constructs a configuration space-time that represents the time-varying constraints imposed on the moving object by the other moving and stationary objects. The planner represents this space-time approximately, using two-dimensional slices. The space-time is then searched for a collision-free path. The paper demonstrates this approach in two domains. One domain consists of translating planar objects; the other domain consists of two-link planar articulated arms.