In this thesis we look at acoustic wave propagation under water. We look in particular at waves generated by a point source and what happens with the propagation when we model the bottom as flat or as curvilinear. We assume the source to be working at a certain frequency and therefore we model this problem by solving the Helmholtz equation. Since Helmholtz equation has some unwanted numerical properties we are interested in finding new numerical methods that could accelerate the solver. In this thesis we use the Waveholtz iteration, which solves Helmholtz equation by connecting it to the time-dependent wave equation. We use finite differences and the SBP-SAT method to approximate the spatial problem numerically and for modelling the sea bottom we use curvilinear coordinates.  To compare the Waveholtz iteration we also solve Helmholtz equation with a naive solver. The naive solver consists of approximating the equation with finite differences and then solving the linear system of equation by some iterative solver, which for our tests will be GMRES. The results show that the Waveholtz iteration converges in less iterations than our naive solver. It also shows that the number of iterations stays unchanged when changing our discretization, which otherwise is a big problem for our naive solver. This allows us to increase the accuracy of our numerical solution without changing the computation time too much.  We show that the number of iterations increases according to theory for an increasing frequency, and that for open problems we even see a smaller increase. For certain resonant frequencies in Helmholtz equation we do not expect the Waveholtz iteration to converge. In the neighbourhood of these frequencies the convergence becomes slow and we need many iterations for a solution of a certain accuracy. By reformulating the Waveholtz iteration as a Krylov solution we can see that resonances in Helmholtz equation have a smaller impact of the convergence. / I detta examensarbete undersöker vi akustisk vågutbredning i vatten. Vi kollar specifikt på vågor som genereras av en punktkälla och vad som sker när vi modellerar botten som plan eller som kurvlinjär. Då vi antar att punktkällan arbetar vid en bestämd frekvens, kommer vi modellera det fysikaliska problemet genom att lösa Helmholtz ekvation. Helmholtz ekvation har dock några numeriska egenskaper som är oönskade, och därför finns ett intresse av att hitta nya numeriska metoder som löser ekvationen. I detta examensarbete undersöker vi Waveholtz iteration, som löser Helmholtz ekvation genom att koppla den till den tidsberoende vågekvationen. Vi använder finita differenser och SBP-SAT metoden för att approximera det rumsliga problemet numeriskt. För att ge en detaljerad beskrivning av botten använder vi kurvlinjära koordinater. För att jämföra Waveholtz iterationen med något löser vi även Helmholtz med hjälp av en naiv lösare. Den naiva lösaren består av att approximera problemet med finita differenser och sedan lösa det linjära systemet rakt av med en iterativ lösare (vilket för våra fall kommer vara GMRES). Resultatet visar att Waveholtz iteration konvergerar på ett lägre antal iterationer än vår naiva lösare. Det visar även att antalet iterationer inte förändras när vi ändrar diskretisering, vilket annars är ett problem för vår naiva lösare. Detta innebär att vi kan få en högre noggrannhet utan att förlänga beräkningstiden alltför mycket.  Vi visar även att antalet iterationer ökar som förväntat med en ökad frekvens, samt att för öppna problem så ökar antalet iteration mindre än enligt teorin. Vid vissa resonanta frekvenser i Helmholtz ekvation förväntar vi oss att Waveholtz iteration inte kommer konvergerar. I närheten av dessa frekvenser blir konvergensen långsam och vi behöver många iterationer för att lösa problemet. Genom att formulera Waveholtz iteration som en Krylov lösning kommer resonanser i Helmholtz ekvation ge en mindre negativ effekt på konvergensen än om den är formulerad som en fixpunkts iteration.

Formation control in multi-agent systems represents a groundbreaking intersection of various research fields with lots of emerging applications in various technologies. The realm of space exploration also can benefit significantly from formation control, facilitating a wide range of functions from astronomical observations, and climate monitoring to enhancing telecommunications, and on-orbit servicing and assembly. In this thesis, we present a novel 3D formation control scheme for directed graphs in a leader-follower configuration, achieving (almost) global convergence to the desired shape. Specifically, we introduce three controlled variables representing bispherical coordinates that uniquely describe the formation in 3D. Acyclic triangulated directed graphs (a class of minimally acyclic persistent graphs) are used to model the inter-agent sensing topology, while the agents’ dynamics are governed by the single-integrator model and 2nd order nonlinear version representing spacecraft formation flight. The analysis demonstrates that the proposed decentralized robust formation controller using prescribed performance control ensures (almost) global asymptotic stability while avoiding potential shape ambiguities in the final formation. Furthermore, the control laws are implementable in arbitrarily oriented local coordinate frames of follower agents using only low-cost onboard vision sensors, making them suitable for practical applications. Formation maneuvering and collision avoidance among agents are also addressed which play crucial roles in the safety of space operations. Finally, we validate our formation control approach by simulation studies. / Formationskontroll i system med flera agenter representerar en banbrytande skärningspunkt av olika forskningsområden med massor av nya tillämpningar inom olika teknologier. Rymdutforskningens rike kan också dra stor nytta av formationskontroll, underlättar ett brett utbud av funktioner från astronomiska observationer och klimat övervakning för att förbättra telekommunikation och service och montering i omloppsbana. I denna avhandling presenterar vi ett nytt 3D-formationskontrollschema för riktade grafer i en ledare-följare-konfiguration, vilket uppnår (nästan) global konvergens till önskad form. Specifikt introducerar vi tre kontrollerade variabler som representerar bisfäriska koordinater som unikt beskriver formationen i 3D. Acykliska triangulerade riktade grafer (en klass av minimalt acykliska beständiga grafer) används för att modellera avkänningstopologin mellan agenter, medan agenternas dynamik styrs av singelintegratormodellen och 2:a ordningen olinjär version som representerar rymdfarkostbildningsflygning. Analysen visar att den föreslagna decentraliserade robusta formationskontrollanten använder föreskriven prestanda kontroll säkerställer (nästan) global asymptotisk stabilitet samtidigt som potentiell form undviks oklarheter i den slutliga formationen. Dessutom är kontrolllagarna implementerbara i godtyckligt orienterade lokala koordinatramar för efterföljare som endast använder lågkostnad ombord visionsensorer, vilket gör dem lämpliga för praktiska tillämpningar. Formationsmanövrering och undvikande av kollisioner mellan agenter tas också upp som spelar avgörande roller i säkerheten vid rymdoperationer. Slutligen validerar vi vår strategi för formningskontroll genom simuleringsstudier

The semiconducting compounds CdTe and CdZnTe have important applications in high-energy radiation detectors and as substrates for infrared devices. The materials offer large band gaps, high resistivity, and excellent charge transport properties; however all of these properties rely on very precise control of the material composition. Growing bulk crystals by the travelling heater method (THM) offers excellent compositional control and fewer defects compared to gradient freezing, but it is also much slower and more expensive. A particular challenge is the current need to grow new crystals onto existing seeds of similar size and quality. Simulations and experiments are used in this work to investigate the feasibility of growing these materials by THM without the use of large seed crystals. A new fixed-grid, multiphase finite element model was developed based on the level set method and used to calculate the mass transport regime and interface shapes inside the growth ampoule. The diffusivity of CdTe in liquid tellurium was measured through dissolution experiments, which also served to validate the model. Simulations of tapered THM growth find conditions similar to untapered growth with interface shapes that are sensitive to strong thermosolutal convection. Favourable growth conditions are achievable only if convection can be controlled. In preliminary experiments, tapered GaSb crystals were successfully grown by THM and large CdTe grains were produced by gradient freezing. Beginning with this seed material, 25 mm diameter CdTe and CdZnTe crystals were grown on 10 mm diameter seeds, and 65 mm diameter CdTe on 25 mm seeds. Unseeded THM growth was also investigated, as well as ampoule rotation and a range of thermal conditions and ampoule surface coatings. Outward growth beyond one or two centimeters was achieved only at small diameters and included secondary grains and twin defects; however, limited outward growth of larger seeds and agreement between experimental and numerical results suggest that tapered growth may be achievable in the future. This would require active temperature control at the base of the crystal and reduction of convection through thermal design or by rotation of the ampoule or applied magnetic fields. / Graduate / 0346 / 0794 / 0548 / jordan.roszmann@gmail.com

Une taxonomie révisée et une connaissance des limites d’espèces demeurent toujours importantes dans les points chauds en biodiversité comme les Antilles où de nombreuses espèces endémiques sont retrouvées. Des limites d’espèces divergentes impliquent un différent nombre d’espèces retrouvées dans un écosystème, ce qui peut exercer une influence sur les décisions prises face aux enjeux de conservation. Les genres Gesneria et Rhytidophyllum qui forment les principaux représentants de la famille des Gesneriaceae dans les Antilles comprennent plusieurs taxons aux limites d’espèces ambigües et quelques espèces qui ont des sous-espèces reconnues. C’est le cas de Gesneria viridiflora (Decne.) Kuntze qui comprend quatre sous-espèces géographiquement isolées et qui présentent des caractères végétatifs et reproducteurs similaires et variables. Une délimitation d’espèces approfondie de ce complexe d’espèce est effectuée ici à partir d’une approche de taxonomie intégrative considérant des données morphologiques, génétiques et bioclimatiques. Les données morphologiques quantitatives et qualitatives obtenues à partir de spécimens d’herbier sont utilisées pour délimiter des groupes morphologiques à l’aide d’une analyse en coordonnées principales. Ces groupes sont ensuite testés à l’aide de séquences d’ADN de quatre régions nucléaires en utilisant une méthode bayesienne basée sur la théorie de la coalescence. Finalement, les occurrences et les valeurs de variables de température et de précipitation qui y prévalent sont utilisées dans une analyse en composantes principales bioclimatique pour comparer les groupes délimités morphologiquement et génétiquement. Les résultats de l’analyse morphologique multivariée supportent la distinction entre les groupes formés par les sous-espèces actuellement reconnues de G. viridiflora. Les résultats, incluant des données génétiques, suggèrent une distinction jusqu’ici insoupçonnée des populations du Massif de la Hotte au sud-ouest d’Haïti qui sont génétiquement plus rapprochées des populations de Cuba que de celles d’Hispaniola. Bioclimatiquement, les groupes délimités par les analyses morphologiques et génétiques sont distincts. L’approche de taxonomie intégrative a permis de distinguer cinq espèces distinctes plutôt que les quatre sous-espèces acceptées jusqu’à aujourd’hui. Ces espèces sont : G. acrochordonanthe, G. quisqueyana, G. sintenisii, G. sylvicola et G. viridiflora. Une carte de distribution géographique, un tableau de la nouvelle taxonomie applicable et une clé d’identification des espèces sont présentés. La nouvelle taxonomie déterminée dans cette étude démontre un endémisme insoupçonné dans plusieurs régions du point chaud en biodiversité des Antilles et souligne l’importance d’investiguer les limites d’espèces dans les groupes diversifiés comprenant des taxons aux limites d’espèces incomprises. / An accurate taxonomy and knowledge of species limits is of great importance in endemic species-rich biodiversity hotspots like the Caribbean. Indeed, conflicting species limits can alter biodiversity estimates and influence the decisions taken on conservation issues. The genera Gesneria and Rhytidophyllum constitute the main representatives of the Caribbean Gesneriaceae and comprise a few species with unclear boundaries as well as species having several recognized subspecies. Gesneria viridiflora (Decne.) Kuntze is a good example of the latter and consists of four geographically isolated subspecies that possess similar but variable vegetative and reproductive characters. We conducted a thorough investigation of species delimitation in this species complex using an integrative taxonomic approach that includes morphology, genetics and bioclimatic data. Qualitative and quantitative morphological data obtained from herbarium specimens were used to circumscribe morphologically distinct groups using a principal coordinates analysis. These groups were then tested at the genetic level using a Bayesian Phylogenetics and Phylogeography (BPP) species delimitation approach based on four nuclear regions. Bioclimatic multivariate analyses of temperature and precipitation variables obtained from occurrence data were used to compare the groups delimited by morphological and genetic data. The results suggest the presence of five distinct species in this complex. Four of these broadly correspond to the actually defined subspecies: G. quisqueyana, G. sintenisii, G. sylvicola and G. viridiflora. An additional highly endemic species was recognized, G. acrochordonanthe, that consists of the populations found at the Massif de la Hotte in Southwestern Haiti. A distribution map, a table of the new taxonomy and an identification key to the species are provided. The new taxonomy proposed in this study shows an unsuspected species endemism in some regions of the Caribbean biodiversity hotspot and underlines the importance of investigating species boundaries in diversified groups containing taxa with poorly understood boundaries.

Se propusieron innovaciones en la predicción espacio y espacio-temporal, a partir de métodos geoestadísticos y de funciones de base radial (RBF), considerando métodos basados en distancias. En este sentido, por medio de las distancias entre las variables explicativas, incorporadas específicamente en la regresión basada en distancias, se propusieron modificaciones en: el método kriging universal y en la interpolación con splines espacial y espacio-temporal usando las RBF. El método basado en la distancia se utiliza en un modelo Geoestadístico para estimar la tendencia y la estructura de covarianza. Esta estrategia aprovecha al máximo la información existente, debido a la relación entre las observaciones, mediante el uso de una descomposición espectral de una distancia seleccionada y las coordenadas principales correspondientes. Para el método propuesto kriging universal basado en distancias (DBUK), se realizó un estudio de simulación que permitió comparar la capacidad predictiva del método tradicional kriging universal con respecto a kriging universal basado en distancias; mientras que en la interpolación con Splines espacial y espacio-temporal, los estudios de simulación permitieron comparar el funcionamiento de las funciones de base radial espaciales y espaciotemporales, considerando en la tendencia las coordenadas principales generadas a partir de las variables explicativas mixtas mediante el uso del método basado en distancias. El método propuesto DBUK muestra, tanto en las simulaciones como en las aplicaciones, ventajas en la reducción del error con respecto al método clásico de krigeado universal. Esta reducción de los errores se asocia a una mejor modelización de la tendencia y a un menor error en el ajuste y modelado del variograma, al considerar las coordenadas principales obtenidas a partir de las variables explicativas mixtas. Entre muchas otras posibles causas, el error es generado por omisión de variables y por considerar formas funcionales incorrectas. El estudio de simulación muestra que el método propuesto DBUK es mejor que el método de krigeado universal tradicional ya que se encontró una notoria reducción del error, asociada a un RMSPE más pequeño, esta reducción en general fue superior al 10%. El método DBUK podrá producir una mejor estimación de la variable regionalizada si el número de coordenadas principales se incrementa. Esto es posible, incluyendo las coordenadas principales más significativas tanto en modelo de tendencia como en el variograma; se presenta una aplicación que ilustra este hecho. Los métodos propuestos de interpolación espacial basada en distancias con RBF (DBSIRBF) e interpolación espacio-temporal basada en distancias con RBF (DBSTIRBF) analizados mediante una estructura de krigeado considerando en la tendencia las coordenadas principales, presentan un buen funcionamiento al trabajar con vecindarios grandes, indicando en general que se tendrá un menor error asociado a un RMSPE más pequeño En diversos estudios, la detección de variabilidad entre zonas es una tarea muy difícil, y por lo cual los métodos propuestos DBUK, DBSIRBF y DBSTIRBF son útiles de acuerdo a los resultados obtenidos en la tesis, ya que aprovechan al máximo la información existente asociada a las variables explicativas. Aunque la correlación de las variables explicativas puede ser baja con respecto a la variable respuesta, el punto clave en los métodos propuestos es la correlación entre las coordenadas principales (construida con las variables explicativas) y la variable respuesta. Los métodos propuestos se aplicaron a datos agronómicos (Concentración de calcio medido a una profundidad de 0-20 cm de Brasil) y climatológicos (Temperaturas medias diarias de la Tierra en Croacia en el año 2008). Los resultados de validación cruzada “leave-one-out” mostraron un buen rendimiento de los predictores propuestos, lo cual indica que se pueden utilizar como métodos alternos y validos a los tradicionales para el modelado de variables correlacionadas espacialmente y espacio-temporalmente, considerando siempre covariables en la remoción de la tendencia. / Space-time geostatistical analysis based on distances and splines with applications. Innovations were proposed in the space and space-time prediction, based on geostatistical methods and radial basis function (RBF), considering distance-based methods. In this sense, through the distances between the explanatory variables, specifically incorporated in the regression based on distances, changes were proposed in: the universal kriging and interpolation with space and space-time splines using RBF. The distance-based method is used in a geostatistical model to estimate the trend and the covariance structure. This strategy takes full advantage of existing information, because of the relationship between the observations, using a spectral decomposition of a selected distance and the corresponding principal coordinates. For the universal kriging method proposed based on distances (DBUK), we performed a simulation study, which allowed to compare the predictive capacity of traditional universal kriging over universal kriging based on distances. The simulation study shows that the proposed method DBUK, is better than the traditional universal kriging method and was found a marked reduction of error associated with a smaller RMSPE, this reduction was generally greater than 10%. Spatial and spatio-temporal spline interpolation in simulation studies possible to compare the performance of space and spatio-temporal radial basis functions, considering the trend in the principal coordinates generated from the mixed explanatory variables using the method based distances. The proposed spatial interpolation methods based on distances with RBF (DBSIRBF) and spatio-temporal interpolation based on distances RBF (DBSTIRBF) analyzed through kriging structure whereas in the trend the principal coordinates, show good performance when working with large neighborhoods, indicating that in general will have less error associated with a smaller RMSPE. The key point in the proposed methods is the correlation between the principal coordinates (constructed with the explanatory variables) and the response variable. The proposed methods were applied to agronomic data (concentration of calcium measured at a depth of 0-20 cm from Brazil) and climatological (average daily temperature of the Earth in Croatia in 2008). The results of cross-validation "leave-one-out" showed a good performance of the proposed predictors, indicating that can be used as alternative methods to traditional and valid for the modeling of spatially correlated variables in space and time, always considering covariates in the removal of the trend.

Chapter 1 presents the definitions and basic properties of trigonometric functions including: Sum Identities, Difference Identities, Product-Sum Identities and Sum-Product Identities. These formulas provide effective tools to solve the problems in trigonometry. Chapter 2 handles the most important two theorems in trigonometry: The laws of sines and cosines and show how they can be applied to derive many well known theorems including: Ptolemy¡¦s theorem, Euler Triangle Formula, Ceva¡¦s theorem, Menelaus¡¦s Theorem, Parallelogram Law, Stewart¡¦s theorem and Brahmagupta¡¦s Formula. Moreover, the formulas of computing a triangle area like Heron¡¦s formula and Pick¡¦s theorem are also discussed. Chapter 3 deals with the method of superposition, inverse trigonometric functions, polar forms and De Moivre¡¦s Theorem.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Rühr- und Mischungsvorgänge in Flüssigmetallströmungen zu untersuchen, die mittels rotierender und wandernder Magnetfelder bzw. deren Kombination induziert werden. Im Mittelpunkt steht dabei die Charakterisierung der dreidimensionalen Strömungsstrukturen innerhalb zylindrischer Geometrien bei der Verwendung überkritischer Magnetfelder. Neben der Untersuchung der Strömungseigenschaften stellen die physikalische Modellierung der angreifenden Kräfte, die geeignete Wahl und Validierung eines effizienten numerischen Lösungsverfahrens und dessen Erweiterung für die Durchführung von Large Eddy Simulationen wesentliche Eckpfeiler dieser Arbeit dar.

Nous présentons un modèle théorique et numérique pour simuler la diffraction d’ondes électromagnétiques par des lentilles artificielles métalliques. Le premier chapitre présente les radars anti-collision dans le contexte automobile, le système d’antenne est composé d’une source primaire ponctuelle et d’une lentille artificielle. Cette dernière est réalisée de façon très simple en assemblant des lames métalliques minces sur des morceaux de mousse. Une méthode approchée permet d’obtenir rapidement le champ rayonné à travers une lentille par une source ponctuelle à l’aide des concepts d’optique géométrique et d’optique physique. Dans le second chapitre, deux variantes de la méthode modale sont proposées pour l’étude de la diffraction par des réseaux de lames parfaitement conductrices infiniment minces, une dite classique, décrit le champ à l’intérieur des guides parfaitement conducteurs à l’aide des modes de ces derniers, et l’autre considère que les guides forment un milieu inhomogène par morceaux. Les parois des guides sont vues comme des matériaux d’épaisseur très fine et très conducteurs. Numériquement, cet artifice est possible grâce à la technique de résolution spatiale adaptative aussi appelée formulation paramétrique. Dans le chapitre 3, l’ensemble des techniques présentées précédemment est appliqué aux lentilles. Un modèle numérique et électromagnétique est présenté où la lentille métallique est vue comme un empilement de réseaux lamellaires. Le champ global est obtenu en raccordant les modes de chaque couche. Une autre extension qui permet de modéliser des objets non périodiques est introduite : il s’agit d’un changement de coordonnées complexes qui produit des conditions aux limites absorbantes aux bords du domaine de calcul. Dans le chapitre 4, l’ensemble des techniques numériques développées plus haut est mis en oeuvre sur des cas concrets de lentilles artificielles et des comparaisons avec le modèle simplifié du chapitre 1 sont effectuées. Le chapitre 5 est également consacré à l’étude de lentilles. Cependant le domaine de longueur d’onde envisagé n’est plus le même puisqu’on passe dans le domaine optique. La notion de métal perd le sens qu’on lui donne habituellement. Le métal est caractérisé par une permittivité complexe dont la partie réelle peut être négative. Des modes nouveaux apparaissent. La méthode d’analyse retenue est encore une méthode modale. Pour tenir compte des profils d’entrée et de sortie de la lentille, on effectue un changement de coordonnée grâce auquel ces derniers deviennent des surfaces de coordonnées. / We present a theoretical and numerical model to simulate the scattering of electromagnetic waves by artificial metallic lenses. The first chapter introduces the anti-collision radar in the automotive context. The antenna system is composed of a primary point source and an artificial lens. The latter is achieved very simply by assembling thin metal strips on pieces of foam. The field radiated through a lens by a point source can be quickly obtained using the concepts of geometrical optics and optical physics. In the second chapter, two different modal method are proposed for the study of diffraction by arrays of perfectly conducting infinitely thin blades. The first one describes the field inside the perfectly conducting guides by using their exact modes. The second one considers that the guides are piecewise homogeneous media. The walls of the guides are seen as very thin and highly conducting materials. Numerically, this trick is possible thanks to the technique of adaptive spatial resolution. In chapter 3, all the techniques presented above are applied to lenses. A numerical and electromagnetic model is presented where the lens is seen as a stack of strip gratings. The overall field is obtained by matching the modes of each layer. Another extension that allows to model non-periodic objects is introduced : it consists in a complex change of coordinates that produces absorbing boundary conditions at the edges of the computational domain. In Chapter 4, all the numerical techniques developed above are implemented on specific cases of artificial lenses and comparisons with the approximate model of Chapter 1 are performed. Chapter 5 is devoted to the study of lenses in the optical domain. The concept of metal looses its usual meaning. The metal is characterized by a complex permittivity whose real part can be negative. New modes appear. The analytical method is still a modal method.To account for input and out profile of the lens, a change of coordinates is introduced so that the input and output surface of the lens become surface of coordinates.

Les réseaux de capteurs sans fils (WSN) sont composés d'un très grand nombre de capteurs, capables de mesurer des paramètres physiques de l'environnement, de mettre en forme l'information obtenue et de la communiquer aux autres capteurs grâce à une interface radio. Les capteurs étant en général déployés sur de très grandes étendues géographiques, l'énergie nécessaire pour les faire fonctionner est fournie par une batterie embarquée sur le capteur. En général, il est difficile de recharger les batteries une fois les capteurs déployés. Economiser l'énergie est donc une préoccupation constante lors de la conception des capteurs et des protocoles de communication utilisés, de manière à prolonger la durée de vie du réseau. Dans ce but, les capteurs transmettent leurs données avec des puissances d'émission très faibles. Avec de telles puissances d'émission, un message ne peut être transmis que sur quelques dizaine de mètres. De ce fait, lorsqu'un capteur détecte un événement, le message est transmis en mode ad-hoc multisauts jusqu'au puits, un nœud spécifique du réseau, qui récolte toutes les informations et est capable de réagir de manière adéquate. Dans cette thèse, nous donnons d'abord un état de l'art avancé sur les WSN. Ensuite nous analysons l'impact du cycle d'endormissement et des liens non fiable sur la couche de routage. A partir des résultats analytiques, nous proposons trois méthodes originales, simples et efficaces pour construire des coordonnées virtuelles en prenant en compte la non fiabilité des liens dans les WSN. En prenant en compte le cycle d'endormissement et les contraintes temps-réel, nous proposons deux protocoles cross-layer qui ont de bons taux de livraison et qui permettent de respecter des contraintes temporelles. Pour pallier à la dynamicité des réseaux de capteurs sans fil, nous proposons un protocole de routage robuste qui adapte ses paramètres quand la topologie change. Enfin, nous concluons et donnons quelques perspectives. / Wireless Sensor Networks (WSNs) are composed of a large number of battery-powered sensor nodes that have the ability to sense the physical environment, compute the obtained information and communicate using the radio interfaces. Because sensor nodes are generally deployed on a large and wild area, they are powered by embedded battery. And it is difficult to change or recharge the battery, thus to reduce the energy consumption when sensors and protocols are designed is very important and can extend the lifetime of WSNs. So sensor nodes transmit packets with a lower transmission power (e.g. OdBm). With this transmission power, a packet can only be transmitted dozens of meters away. Therefore, when a sensor detects an event, a packet is sent in a multi-hop, ad-hoc manner (without fixed infrastructure and each sensor is able to relay the packet) to the sink (specific node which gathers information and reacts to the network situation). In this thesis, we first give an elaborate state of the art of WSNs. Then the impacts of duty-cycle and unreliable links or the performances of routing layer are analyzed. Based on the analytical results, we then propose three new simple yet effective methods to construct virtual coordinates under unreliable links in WSNs. By further taking the duty-cycle and real-time constraints into consideration we propose two cross-layer forwarding protocols which can have a greater delivery ratio and satisfy the deadline requirements. In order to have protocols for the WSNs that have dynamic topology, we then propose a robust forwarding protocol which can adapt its parameters when the topology changes. At last, we conclude this thesis and give some perspectives.

The aim of this work was the analysis of air current from the right outlet, using the smoke method and the subsequent determination of a method for application. A further task was to establish a method for determining the upper and lower vertical routing, yaw angle (ß) and angle of inclination (?) of the air current. The experiment aims to approximate conditions as close to those experienced in the actual vehicle. After assembling a track with a soot blower (outlet) in the laboratory and defining the coordinates of the vehicle, the air current was subjected to visualization within the range of five positions of the vanes. Visualization was achieved by the use of technology for the smoke method. We used a light plane with a customized system of coordinates, a smoke generator for visualizing the air current being emitted and a camera for recording images. During our research we established the upper and lower cut off at the specific closures of the horizontal vanes of the soot blower. We determined a common analogy between the experimental track used in the experiment and the circumstances in the actual vehicle. We acquired the yaw angles (ß) and the angles of inclination (?) in the light plane and, after conversion, in the system of coordinates of the vehicle for all five settings of the vanes. The assessment of the given soot blower was undertaken according to the values achieved.