L'organisme À nous le Podium a pour objectif de développer le système sportif canadien, notamment par le financement de la recherche et l'innovation. À la veille des Jeux de 2010, l'équipe de patinage de vitesse courte piste y a présenté un projet faisant l'objet du présent mémoire. Un réseau de quatre caméras synchronisées a été installé à Vancouver et à Montréal. La calibration est réalisée par appariement de cibles à des points de contrôle dans un référentiel orthonormé pour ainsi rectifier les trames par l'application d'une méthode polynomiale. Le suivi optique est basé sur un filtre particulaire qui extrait les trajectoires des patineurs. Tout le système est supporté par un système d'information géographique pour fins de manipulation et visualisation des données. Parallèlement, un outil de simulation a été réalisé pour estimer les forces subies et déployées par l'athlète sous des contraintes de friction et de caractéristiques géométriques imposées au tracé.

Dans ce projet, nous présentons une méthode nouvelle et précise d’estimation de la direction et des délais d’arrivée dans un environnement à trajets multiples, à des fins d’estimation de canal. Récemment, les méthodes de super-résolution ont été largement utilisées pour l’estimation à haute-résolution de la direction d’arrivée (DOA) ou de la différence de temps d’arrivée (TDOA). L’algorithme proposé dans ce travail est applicable à l’estimation d’un canal espace-temps pour des systèmes de traitement spatio-temporel qui emploient la technologie hybride DOA / TDOA. L’estimateur est basé sur l’algorithme MUSIC classique pour trouver la DOA et en profitant d’un simple corrélateur, il est possible de trouver le retard de chaque arrivée. Il est pertinent d’associer chaque angle à son propre retard pour être capable d’estimer les caractéristiques du canal quand nous ne connaissons pas la séquence transmise par l’émetteur. Pour ce faire, nous proposons une formation de faisceaux (voix) très simple et optimale par l’application du MVDR (Maximum Variance Distortion-less Response). Cette formation de faisceaux maximise le signal desiré par rapport aux autres signaux. Après détermination de l’angle d’arrivée par l’algorithme MUSIC, nous appliquons l’algorithme de formation de faisceaux MVDR pour obtenir le signal qui est reçu par le réseau d’antennes pour une direction. Ce signal est corrélé avec les autres signaux correspondants aux autres directions d’arrivée. Les pics dans les figures ainsi obtenues montrent le décalage temporel de chaque source par rapport à celle obtenue par la formation de faisceaux MVDR. La soustraction du plus petit décalage, correspondant au premier signal reçu à chaque décalage temporel, nous donne le temps d’arrivée de chaque source. Pour être plus précis, nous pouvons choisir la moyenne des vecteurs des délais estimés, chacun étant obtenu à partir d’une angle pour l’algorithme MVDR. / In this project, we present a novel and precise way of estimating the direction and delay of arrivals in multipath environment for channel estimation purposes. Recently, super-resolution methods have been widely used for high resolution Direction Of Arrival (DOA) or Time Difference Of Arrival (TDOA) estimation. The proposed algorithm in this work is applicable to space-time channel estimation for space-time processing systems that employ hybrid DOA/TDOA technology. The estimator is based on the conventional MUSIC algorithm to find the DOA and by using a simple correlator it is possible to find the delay of each arrival. It is of interest to associate each angle to its proper delay to be able to estimate the characteristics of the channel when we have no knowledge about the transmitted sequence. To do this, we suggest a very simple and optimal beamforming method by performing Maximum Variance Distortion-less Response (MVDR). This beamforming maximizes the desired signal in the desired direction compare to the other signals that come from other directions. After finding the DOAs by MUSIC algorithm and selecting our desired direction, we obtain the signal from this direction by applying MVDR beamforming. Then, we perform a correlation between this signal and the others incoming signals from other directions. The peaks in the simulation figures illustrate the delay between each source with the obtained signal from MVDR. If we subtract the delay of the first arrival (the smallest delay in time), from the delays indicated in the figures, we can obtain the delay of each arrival. To be more precise, the mean of these estimated TOAs vector follows the exact TOA of each source.

La construction dans l'Arctique nécessite une connaissance précise des propriétés thermiques et géotechniques du pergélisol. La connaissance de ces propriétés est également nécessaire pour le paramétrage des modèles de transfert de chaleur. Des études antérieures ont démontré le grand potentiel de l'utilisation de la tomodensitométrie pour les mesures du volume des composantes du pergélisol et la visualisation de la cryostructure. Une nouvelle approche est proposée pour mesurer la conductivité thermique du pergélisol. Les objectifs généraux de ce projet sont (1) d’élaborer une nouvelle méthode de caractérisation du pergélisol à l’aide de la tomodensitométrie et de modèle éprouvés et (2) de comparer et mettre au point une méthode novatrice pour mesurer la conductivité thermique et des paramètres géotechniques. Les résultats démontrent que les tests effectués à l’aide de la tomodensitométrie donnent des résultats d’une valeur scientifique comparable aux autres méthodes existantes de mesure de déjà existantes de conductivité thermique du pergélisol. / When building in the Arctic, design considerations require precise knowledge of the thermal and geotechnical properties of the permafrost. Computed tomography provides visualization of the cryostructure of permafrost. Previous studies showed great potential in using this technology for classification and volume measurements of permafrost components, i.e. sediment (solid), ice and gas (void) contents. The aims of this study are (1) to develop an innovative and non-destructive approach using CT scan to compute the thermal conductivity of undisturbed permafrost samples and (2) to validate the results computed from CT scan image analysis with proven experimental thermal conductivity data. The very good results obtained so far show that CT scan thermal conductivity measurements yield results comparable to other existing methods. The new approach could still be significantly improved by the use of a higher resolution CT scanner.

La quantité de biomasse est un solide indicateur de l'état de santé d'une plante. Elle permet de vérifier que l'environnement dans lequel évolue la plante, de même que les techniques culturales appliquées, sont favorables à son développement et à sa croissance. Pouvoir l'estimer permet, dans des grandes cultures par exemple, de faire des prévisions de récoltes. L'agriculture de précision met à contribution la télédétection pour représenter la variabilité spatiale et temporelle des caractéristiques biophysiques des cultures à l'échelle parcellaire. Le Lidar est un capteur de télédétection, à partir duquel on détermine la hauteur des arbres avec précision. La hauteur est un indicateur de la croissance des plantes que l'on peut relier à des quantités de biomasse. L'intensité du rayonnement électromagnétique émis par un capteur Lidar, réfléchi par une cible et retournée au capteur, peut être utilisée comme bande d'imagerie et servir, dans le cadre de classifications d'images, à l'identification des classes d'utilisation du sol. Notre étude propose de mettre à profit les données Lidar pour la caractérisation des grandes cultures. Il s'agit d'extraire la hauteur des cultures de maïs et de soya à partir des nuages de points Lidar, de sélectionner adéquatement, à partir d'une combinaison de bandes multispectrales et de l'intensité du Lidar, les pixels des cultures d'intérêts, et finalement de calculer des rendements. Un vol aéroporté est effectué au dessus de la zone d'étude, avec à bord un capteur Lidar et un capteur multispectral qui enregistrent simultanément les données. Dans le même temps, une campagne au sol permet de mesurer la hauteur des plantes, et leur position GPS. Un algorithme implémenté sous Fortran, permet d'estimer la hauteur des cultures, qui se trouve corrélée avec les hauteurs mesurées au sol. Une comparaison entre trois classifications, une avec l'intensité du Lidar, une seconde avec les bandes multispectrales, et une troisième avec les données multispectrales et l'intensité du Lidar, montre que la combinaison des bandes est celle qui produit les meilleurs résultats. Cette classification est utilisée pour sélectionner les pixels devant servir au calcul de rendement du maïs d'ensilage. Les rendements ainsi calculés sont comparés avec la production effective des parcelles sélectionnées. Les résultats obtenus par l'estimation des rendements de maïs d'ensilage à partir des données Lidar sont satisfaisants. / Biomass quantity is a robust indicator of plant health. It may be used to check if the environment in which the plant is being grown is proper to its development and growth. Being able to estimate biomass quantity allows making harvest forecasting on crops. Precision agriculture uses remote sensing to represent spatial and temporal variability of crops biophysical characteristics at parcel scale. Lidar is a remote sensing tool from which trees height can be determined with precision. Height is an indicator of plant's growth directly connected to biomass quantities. While a Lidar sensor is working, the intensity of the electromagnetic radiation emitted is reflected by a target and returned to the sensor. This intensity can be useful while making image classification for land use recognition. This project intends to take profit of Lidar data for high crops characterization. A first step is about extracting corn and soybean crops height from Lidar point cloud. The next step consists on using multispectral bands and Lidar intensity combination to correctly select pixels from parcels of interest. The last step finally makes yield estimate calculation on pixels selected with combined multispectral bands and Lidar intensity using crop height derived from Lidar data. An airborne platform, having on board Lidar and multispectral sensors, both recording data simultaneously, was flown over the study area. At the same time, a ground campaign was carried out, measuring plants height and GPS positions. An algorithm implemented under FORTRAN, made it possible to estimate crops height, which was found to have a good correlation with ground measured heights. Comparison between three classifications, one made with Lidar intensity only, another with multispectral data, and a last one, with combination of both Lidar and multispectral data, shows that the combination gives best results. Then this classification is used to select pixels that should be used to calculate the yield of silage corn. Results obtained on silage corn yield estimation are satisfying.

Avec le paradigme du réseau intelligent, les ingénieurs de protection ont maintenant à leur disposition une large gamme de nouvelles technologies de communication. Parmi elles, la norme CEI 61850-9-2 a introduit le concept de bus de procédé qui permet l'envoi de valeurs échantillonnées horodatées à un temps absolu depuis les transformateurs de mesure du terrain jusqu’aux relais de protection numériques. Ces derniers peuvent intégrer la fonction d'unité de mesure de phaseur qui peut être utilisé pour échanger des synchrophaseurs entre les fonctions de protection et pour une nouvelle protection anti-îlotage. Les relais de fréquence et de dérivée de fréquence sont, de nos jours, les méthodes anti-îlotage les plus couramment employées, mais leurs performances ne sont pas satisfaisantes. Dans ce contexte, une nouvelle génération de techniques de traitement du signal pour les relais de protection ayant des échantillons horodatées comme signal d'entrée et intégrant la mesure de synchrophaseurs est nécessaire. Cette thèse étudie d'abord l'impact des valeurs échantillonnées sur le traitement du signal. Trois solutions sont ensuite proposées pour calculer les phaseurs, les fréquences et les dérivées de fréquence dans diverses conditions statiques et dynamiques, puis testées par simulation. Enfin, un algorithme de mesure de synchrophaseurs incorporé dans le traitement de signal initial est proposé. Cet algorithme a été testé selon la dernière version de la norme d'unité de mesure de phaseur et les résultats obtenus sont conformes aux exigences de mesure. / With the Smart Grid paradigm, protection engineers now have available to them a large range of new communication technologies. Among them, IEC Standard 61850-9-2 has introduced the process bus concept which permits sending of absolute time-stamped digitized analogue values from the instrument transformers of the field to numerical relays. The latter can incorporate the phasor measurement unit function which can be used for exchanging synchrophasors between protection functions and for new anti-islanding protection. Frequency and rate-of-change-of-frequency relays are, nowadays, the most commonly employed anti-islanding methods but their performance is not satisfactory. In this context, a new generation of signal processing techniques for protection relays having time-stamped digitized analogue values as input signal with synchrophasors measurement capability is required. This thesis first studies the impact of sampled measured values on the signal processing. Three solutions are then proposed to compute phasor, frequency and rate-of-change-of-frequency estimates under various static and dynamic conditions, and tested via simulation. Finally, a synchronized phasor measurement algorithm incorporated into the initial signal processing is proposed. This algorithm has been tested following the latest version of the phasor measurement unit standard and the results obtained comply with the measurement requirements.

La mesure de la performance est l’une des nombreuses activités de la gestion de projet, elle contribue à assurer le succès du projet. Pour atteindre ce but, les entreprises ont besoin de déterminer un système de mesures de la performance. Ces mesures fournissent au chef de projet l’état de santé du projet et l’aide à évaluer s’il a atteint ou va atteindre ses objectifs. Néanmoins, avec la complexité croissante des projets et la nécessité économique absolue d’atteindre les objectifs, les chefs de projets ne peuvent plus se contenter de superviser les coûts et le planning pour évaluer la performance du projet. Ils ont besoin de considérer par exemple d’autres indicateurs comme la satisfaction des exigences du client, la maturité de la technologie, etc. De plus, ils ont besoin d’avoir une évaluation précise des valeurs de ces indicateurs tout au long du projet et pas uniquement à la fin, pour monitorer au mieux le projet afin qu’il atteigne ses objectifs. Pour satisfaire ces nouveaux besoins, les objectifs de cette thèse sont d’étendre le nombre d’indicateurs génériques et de diversifier le type des indicateurs, ainsi que de proposer une méthode pour concevoir des indicateurs spécifiques à un projet. Pour cela, nous procédons par l’intégration de bonnes pratiques pour la mesure de performance issues de plusieurs domaines de l’ingénierie, et illustrons nos propositions sur des cas pratiques. Ce rapport introduit la notion de performance et caractérise les systèmes de mesure de performance, en mettant notamment en évidence un emploi non cohérent de la terminologie selon les sources. Il identifie plusieurs limitations des systèmes de mesure de performance actuels et souligne notamment le besoin d’étendre le nombre et le type des indicateurs, et de construire des indicateurs de performance spécifiques et pertinents pour chaque projet. Une étude bibliographique sur la mesure de la performance dans les domaines de l’ingénierie, notamment en ingénierie système, montre que la mesure de performance est particulièrement bien développée dans cette dernière discipline, avec une offre de 18 indicateurs génériques avancés permettant une grande proactivité. La thèse propose de ce fait d’adapter ces indicateurs au management de projets, résultant en la définition d’un ensemble d’indicateurs étendu et diversifié pour la mesure de performance. Par ailleurs, l’étude des normes et guides en ingénierie système et logicielle (Practical Software and System Measurement, ISO/IEC 15939) nous amène à identifier d’autres besoins, comme la création dynamique d’indicateurs ad hoc qu’il est nécessaire de définir en cours de projet afin évaluer certains risques spécifiques, et soulève de nouvelles difficultés, comme la collecte et la manipulation des données pour la construction des indicateurs. Pour y répondre, ce rapport propose donc également une méthode guidant la construction dynamique d’indicateurs spécifiques. Celle-ci, illustrée dans le mémoire sur un cas concret de projet, a été validée par un panel d’experts. / Performance measurement is essential to ensure the success of a project. To this goal, companies need to determine a system of performance measures, classically including cost and schedule measures, which provide the project manager with the project health status and help her or him to evaluate the project successes and failures. However, with the increasing complexity of projects and the absolute necessity to reach the project objectives, project managers cannot only rely on such information about cost and schedule to evaluate the project performance; they need to consider, for instance, other indicators such as the satisfaction of customer requirements, the technology maturity, etc. Moreover, they need to have a precise evaluation of these indicators values while the project is in progress, in order to monitor it at best so that it reaches its goals, and not only after the project ends, to only conclude on the project success or failure without any mean to react. Considering these two issues, the objectives of the thesis thus are to extend the number, scope and type of current project performance indicators with a proposal of complementary indicators, and to propose a method for designing project-specific indicators, in order to improve project performance measurement. To define supplementary indicators and elaborate such a method, we proceed by integrating good measurement practices from different engineering disciplines and illustrate our proposal on use cases. The thesis first introduces the notion of performance and characterizes performance measurement systems (PMSs); such systems offer a wide panel of models for organizational performance measurement. Focusing on PMSs, we provide some insights for project performance measurement. More precisely, we identify several issues highlighted in literature, relative to the limitations of current project performance measurement such as the need to balance lagging indicators (to control) with leading indicators (to monitor), and the need to construct performance indicators that are relevant to project-specific information needs. We then focus on project performance measurement and reviews literature in this domain. It highlights the issue of the unbalanced use of leading and lagging indicators. To bring a solution to the issue, we review literature of performance measurement in engineering disciplines, with a focus on systems engineering practices, especially a panel of 18 generic leading indicators that are currently engineered in guidance. A method has been proposed to adapt the set of systems engineering leading indicators to project management, thus resulting in developing the set of indicators to measure project performance. Moreover, focusing on standards and guides on measurement in systems and software engineering led us to identify other issues in project performance measurement, such as the difficulties to define indicators dynamically for a project, and how to collect and combine data in order to construct these indicators. We finally consider the methodological difficulties about designing relevant performance indicators. More precisely, we identify 3 issues: different opinions among researchers about the sources from where the indicators will be derived; the problem in relation to the transformation from data to indicators; and the association of data collection, analysis and report with project management processes. To solve these issues, we analyze good practices from the Practical Software and Systems Measurement, the ISO/IEC 15939 norm and the Project Management Body of Knowledge that proved to be able to address the identified issues respectively. This work results in a method integrating these practices to address the 3 identified issues in project performance measurement. The method is illustrated on a real project context. Evaluation of the method has been conducted in workshop of project managers, which confirmed the interest for the proposal.

Nous analysons la structure gibbsienne de la loi de diffusions infini-dimensionnelles de type gradient, modélisant des systèmes continus de particules browniennes en interaction. En représentant les solutions de tels systèmes par des mesures ponctuelles sur l'espace des trajectoires, nous démontrons l'équivalence entre être la loi d'une solution d'un système de type gradient et être un champ de Gibbs sur l'espace des trajectoires continues associé à un hamiltonien local dynamique spécifique. Plus généralement, nous montrons que tout champ de Gibbs, suffisamment régulier, se représente comme une diffusion infini-dimensionnelle dont nous calculons la dérive. Nous donnons également diverses applications de ces résultats ; nous exhibons notamment une formule de retournement du temps pour les systèmes de type gradient et en étudions ainsi la réversibilité et la stationnarité.

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Etude de capteurs interferometriques biréfringents a fibres monomodes. Le principe de base du capteur est la biréfringence induite dans une fibre par courbure sous traction

L'interférométrie à rétro-injection optique, également connu sous le nom de Self-Mixing, permet de concevoir des capteurs qui sont compacts, auto-alignés et sans contact. Dans ce phénomène, une partie du faisceau laser de retour réfléchi par la cible rentre dans la cavité active de laser et fait varier ses propriétés spectrales. La diode laser agit alors comme une source de lumière, un microinterféromètre ainsi qu'un détecteur de lumière. Dans cette thèse, un capteur de déplacement, basé sur la rétro-injection optique, a été optimisé de sorte que des mesures précises peuvent être obtenues en temps réel. Le capteur est robuste à la disparition des franges de self-mixing pour des vibrations harmoniques. Il est également capable de s'adapter à un changement dans le régime de feedback optique et peut donc extraire le déplacement dans les cas les plus répandus expérimentalement, à savoir un feedback faible puis modéré. L'utilisation de l'optique adaptative, sous la forme d'une lentille liquide, a également été démontrée pour ce capteur, ce qui nous a permis de maintenir le capteur dans un régime de feedback favorable. L'influence du speckle a également été réduite de telle sorte que le capteur mesure jusqu'à la gamme centimétrique pour des cibles non- oopératives. Une nouvelle technique est également présentée, elle permet de rendre le capteur insensible aux vibrations mécaniques parasites qui fausseraient la mesure pour des conditions industrielles. / Optical Feedback Interferometry, also known as Self-Mixing, results in compact, selfaligned and contact-less sensors. In this phenomenon, a portion of the laser beam is back reflected from the target and enters the active laser cavity to vary its spectral properties. The laser diode then simultaneously acts as a light source, a micro- nterferometer as well as a light detector. In this thesis, a self-mixing displacement sensor has been optimised so that precise measurement can be obtained in real-time. The sensor is robust to the disappearance of self-mixing fringes for harmonic vibrations. It is also able to auto-adapt itself to a change in the optical feedback regime and so can extract displacement from the weak as well as moderate feedback regime signals. The use of adaptive optics, in the form of a liquid lens, has also been demonstrated for this sensor, which has allowed us to maintain the sensor in a fringe-loss less regime. The influence of speckle has also been reduced so that the sensor can now measure up to the centimetric range for non-cooperative targets. A novel technique has also been presented that makes the sensor insensitive to parasitic mechanical vibrations that would falsify the measurement under industrial conditions.