Obtemos uma expansão assintótica da função de distribuição sob a hipótese nula da estatística gradiente para testar hipóteses nulas compostas na presença de parâmetros de perturbação. Esta expansão é derivada utilizando uma rota Bayesiana baseada no argumento de encolhimento descrito em Ghosh e Mukerjee (1991). Usando essa expansão, propomos uma estatística gradiente corrigida por um fator de correção tipo-Bartlett, que tem distribuição qui-quadrado até um erro de ordem o(n-1) sob a hipótese nula. A partir disso, determinamos fórmulas matriciais e algébricas que auxiliam na obtenção da estatística gradiente corrigida em modelos lineares generalizados com dispersão conhecida e desconhecida. Simulações de Monte Carlo são apresentadas. Finalmente, discutimos a obtenção de regiões de credibilidade via inversão da estatística gradiente. Caracterizamos as densidades a priori, matching priors, que asseguram propriedades de cobertura frequentista acuradas para essas regiões. / We obtain an asymptotic expansion for the null distribution function of the gradient statistic for testing composite null hypotheses in the presence of nuisance parameters. The expansion is derived using a Bayesian route based on the shrinkage argument described in Ghosh and Mukerjee (1991). Using this expansion, we propose a Bartlett-type corrected gradient statistic, which has a chi-square distribution up to an error of order o(n1) under the null hypothesis. Also, we determined matrix and algebraic formulas that assist in obtaining Bartett-type corrected statistic in generalized linear models with known and unknown dispersion. Monte Carlo simulations are presented. Finally, we obtain credible regions based by the inversion of gradient statistic. We characterize priori densities, matching priors, that ensure accurate frequentist coverage properties for these regions.

For a number of reasons--congestion, public health, greenhouse gas emissions, energy use, demographic shifts, and community livability to name a few--the importance of walking and bicycling as transportation options will only continue to increase. Currently, policy interest and infrastructure funding for nonmotorized modes far outstrip our ability to model bike and walk travel. To ensure scarce resources are used most effectively, accurate models sensitive to key policy variables are needed to support long-range planning and project evaluation, and to continue adding to our growing understanding of key factors driving walk and bike behavior. This research attempts to synthesize and advance the state of the art in trip-based, nonmotorized mode choice modeling. Over the past fifteen years, efforts to model the decision to walk or bike on a given trip have been hampered by the lack of a comprehensive behavioral framework and inconsistency in measurement scales and model specification. This project develops a mode choice behavioral framework that acknowledges the importance of attributes along the specific walk and bike routes that travelers are likely to consider, in addition to more traditional area-based measures of travel environments. The proposed framework is applied to a revealed preference, GPS-based travel dataset collected from 2010-2013 in Portland, Oregon. Measurement of nonmotorized trip distance, built environment, tour-level variables, and attitudinal attributes as well as mode availability are explicitly addressed. Route and mode choice models are specified using discrete choice techniques, and predicted walking and bicycling routes are tested as inputs to various mode choice models. Results suggest strong potential for predicted route measures to enhance walk and bicycle mode choice modeling. Findings also support the specific notion that bicycle and pedestrian infrastructure contribute not only to route choice but also to the choice of whether to bike or walk. For decisions to bicycle, availability of low-traffic routes may be particularly important to women. Model results further indicate that land use and built environments around trip ends and a person’s home still have important effects on nonmotorized travel when controlling for route quality. Both route and area travel environment impacts are mostly robust to the inclusion of residential self-selection variables, consistent with the idea that built environment differences matter even for households that choose to live in a walkable or bikeable neighborhood. The combination of area and route-based built environment measures alongside trip context, sociodemographic, and attitudinal attributes provides a new perspective on nonmotorized travel behavior relevant to both policy and practice.

O presente documento tem por objetivo apresentar a tese desenvolvida no programa de doutorado em Ciência da Computação e Matemática Computacional do ICMC/USP. Esta tese aborda o desenvolvimento de sistemas autônomos, de baixo custo, para supervisão de missão e segurança de voo em Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs). A supervisão da missão é assegurada através da implementação de um sistema do tipo Mission Oriented Sensor Array (MOSA), responsável pelo adequado cumprimento da missão. A segurança de voo é garantida pelo sistema In-Flight Awareness (IFA), que visa monitorar o funcionamento da aeronave. Os assuntos missão e segurança são complexos e os sistemas MOSA e IFA foram idealizados e desenvolvidos de forma independente, fundamentando-se na ideia de separação de interesses. O desenvolvimento desses sistemas foi baseado em dois modelos de referência: MOSA e IFA, propostos pela literatura. Em trabalhos anteriores da literatura, alguns sistemas do tipo MOSA e IFA foram propostos para situações específicas de missão. Numa outra abordagem, esta tese propõe um único sistema MOSA e IFA capaz de se adequar a um conjunto distinto de missões. Neste trabalho, foi desenvolvida toda arquitetura de comunicação que integra os sistemas MOSA e IFA. No entanto, apenas esses dois sistemas não são suficientes para fazer a execução da missão com segurança, necessitando-se de um sistema capaz de se comunicar com o Piloto Automático (AP) do VANT. Logo, um sistema capaz de enviar requisições e comandos ao AP foi também implementado. Através desses três sistemas, missões autônomas com desvio de obstáculos puderam ser realizadas sem intervenção humana, mesmo diante de situações críticas ao voo. Assegurar os aspectos de segurança e missão pode se tornar conflitante durante o voo, pois em situações emergenciais deve-se abortar a missão. Diferentes estratégias para planejamento e replanejamento de rotas, baseadas em computação evolutiva e heurísticas, foram desenvolvidas e integradas nos sistemas MOSA e IFA. Os sistemas, aqui propostos, foram validados em quatro etapas: (i) experimentos com o simulador de voo FlightGear; (ii) simulações com a técnica Software-In-The-Loop (SITL); (iii) simulações com a técnica Hardware-In- The-Loop (HITL); (iv) voos reais. Na última etapa, os sistemas foram embarcados em dois modelos de VANTs, desenvolvidos pelo grupo de pesquisa. Durante a experimentação, alguns modelos de pilotos automáticos (APM e Pixhawk), computadores de bordo (Raspberry Pi 3, Intel Edison e BeagleBone Black), planejadores de missão e replanejadores de rotas emergenciais foram avaliados. Ao todo, três planejadores de rotas e oito replanejadores são suportados pela plataforma autônoma. O sistema autônomo desenvolvido permite alterar missões com diferentes características de hardware e de software de forma fácil e transparente, sendo, desse modo, uma arquitetura com características plug and play. / This document aims to present the thesis developed in the doctoral program in Computer Science and Computational Mathematics at ICMC/USP. This thesis addresses the development of low- cost autonomous systems for mission supervision and flight safety in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). The mission supervision is ensured through the implementation of a Mission Oriented Sensor Array (MOSA) system, which is responsible for the proper fulfillment of the mission. The flight safety is guaranteed by the In-Flight Awareness (IFA) system, which aims to monitor the aircraft operation. The mission and safety issues are complex, and the MOSA and IFA systems were idealized and developed independently, based on the idea of separation of concerns. The development of these systems was based on two reference models: MOSA and IFA, proposed in the literature. In previous works of the literature, some MOSA and IFA systems have been proposed for specific mission situations. In another approach, this thesis proposes a single MOSA and IFA system capable of adapting to a distinct set of missions. All the communication architecture that integrates the MOSA and IFA systems were developed in this work. However, only these two systems are not sufficient to carry out the mission safely; a system that can communicate with the AutoPilot (AP) of the UAV its also needed. In this way, a system that is capable of sending commands and requests to the AP was implemented in this work. Through these three systems, autonomous missions with a diversion of obstacles could be carried out without human intervention, even in critical situations to the flight. Ensuring the safety and mission aspects can become conflicting during the flight because in hazards situations the mission must be aborted. Different strategies for path planning and path replanning, based on evolutionary computation and heuristics, were developed and integrated into the MOSA and IFA systems. The systems proposed here were validated in four stages: (i) experiments with FlightGear flight simulator; (ii) simulations using Software-In-The-Loop (SITL); (iii) simulations using Hardware- In-The-Loop (HITL); (iv) real flights. In the last stage, the systems were embedded in two models of UAVs, developed by the research group. During the experiment were evaluated some models of autopilots (APM and Pixhawk), companion computers (Raspberry Pi 3, Intel Edison and BeagleBone Black), mission planners and emergency route planners. In all, three route planners and eight replanners are supported by the autonomous platform. The developed autonomous system allows changing missions with different hardware and software characteristics in an easy and transparent way, being, therefore, an architecture with Plug and play characteristics.

La perception de scènes routières est un domaine de recherche très actif. Cette thèse se focalise sur la détection et le suivi d’objets par fusion de données d’un système multi-capteurs composé d’un télémètre laser, une caméra fisheye et un système de positionnement global (GPS). Plusieurs étapes de la chaîne de perception sont ´ étudiées : le calibrage extrinsèque du couple caméra fisheye / télémètre laser, la détection de la route et enfin la détection et le suivi d’obstacles sur la route.Afin de traiter les informations géométriques du télémètre laser et de la caméra fisheye dans un repère commun, une nouvelle approche de calibrage extrinsèque entre les deux capteurs est proposée. La caméra fisheye est d’abord calibrée intrinsèquement. Pour cela, trois modèles de la littérature sont étudiés et comparés. Ensuite, pour le calibrage extrinsèque entre les capteurs,la normale au plan du télémètre laser est estimée par une approche de RANSAC couplée `a une régression linéaire `a partir de points connus dans le repère des deux capteurs. Enfin une méthode des moindres carres basée sur des contraintes géométriques entre les points connus, la normale au plan et les données du télémètre laser permet de calculer les paramètres extrinsèques. La méthode proposée est testée et évaluée en simulation et sur des données réelles.On s’intéresse ensuite `a la détection de la route à partir des données issues de la caméra fisheye et du télémètre laser. La détection de la route est initialisée `a partir du calcul de l’image invariante aux conditions d’illumination basée sur l’espace log-chromatique. Un seuillage sur l’histogramme normalisé est appliqué pour classifier les pixels de la route. Ensuite, la cohérence de la détection de la route est vérifiée en utilisant les mesures du télémètre laser. La segmentation de la route est enfin affinée en exploitant deux détections de la route successives. Pour cela, une carte de distance est calculée dans l’espace couleur HSI (Hue,Saturation, Intensity). La méthode est expérimentée sur des données réelles. Une méthode de détection d’obstacles basée sur les données de la caméra fisheye, du télémètre laser, d’un GPS et d’une cartographie routière est ensuite proposée. On s’intéresse notamment aux objets mobiles apparaissant flous dans l’image fisheye. Les régions d’intérêts de l’image sont extraites `a partir de la méthode de détection de la route proposée précédemment. Puis, la détection dans l’image du marquage de la ligne centrale de la route est mise en correspondance avec un modelé de route reconstruit `a partir des données GPS et cartographiques. Pour cela, la transformation IPM (Inverse Perspective Mapping) est appliquée à l’image. Les régions contenant potentiellement des obstacles sont alors extraites puis confirmées à l’aide du télémètre laser.L’approche est testée sur des données réelles et comparée `a deux méthodes de la littérature. Enfin, la dernière problématique étudiée est le suivi temporel des obstacles détectés `a l’aide de l’utilisation conjointe des données de la caméra fisheye et du télémètre laser. Pour cela, les resultats de détection d’obstacles précédemment obtenus sont exploit ´es ainsi qu’une approche de croissance de région. La méthode proposée est également testée sur des données réelles. / Road scene understanding is one of key research topics of intelligent vehicles. This thesis focuses on detection and tracking of obstacles by multisensors data fusion and analysis. The considered system is composed of a lidar, a fisheye camera and aglobal positioning system (GPS). Several steps of the perception scheme are studied: extrinsic calibration between fisheye camera and lidar, road detection and obstacles detection and tracking. Firstly, a new method for extinsic calibration between fisheye camera and lidar is proposed. For intrinsic modeling of the fisheye camera, three models of the literatureare studied and compared. For extrinsic calibration between the two sensors, the normal to the lidar plane is firstly estimated based on the determination of ń known ż points. The extrinsic parameters are then computed using a least square approachbased on geometrical constraints, the lidar plane normal and the lidar measurements. The second part of this thesis is dedicated to road detection exploiting both fisheye camera and lidar data. The road is firstly coarse detected considering the illumination invariant image. Then the normalised histogram based classification is validated using the lidar data. The road segmentation is finally refined exploiting two successive roaddetection results and distance map computed in HSI color space. The third step focuses on obstacles detection, especially in case of motion blur. The proposed method combines previously detected road, map, GPS and lidar information.Regions of interest are extracted from previously road detection. Then road central lines are extracted from the image and matched with road shape model extracted from 2DŋSIG map. Lidar measurements are used to validated the results.The final step is object tracking still using fisheye camera and lidar. The proposed method is based on previously detected obstacles and a region growth approach. All the methods proposed in this thesis are tested, evaluated and compared to stateŋofŋtheŋart approaches using real data acquired with the IRTESŋSET laboratory experimental platform.

Dans la première partie on étudie un réseau routier sur lequel circule un trafic entre plusieurs origines et plusieurs destinations. Toutes les caractéristiques du réseau ainsi que les données de trafic sont supposées constantes dans le temps. Sachant que les usagers de ce réseau s'affectent suivant le principe de Wardrop, comment alors en abaissant éventuellement les capacités réelles des arcs du réseau, peut-on minimiser le temps total passé par tous les usagers de ce réseau. Dans la deuxième partie, on étudie les absorbants d'une classe de graphes définie par Claude Benzaken et P. L. Hammer.

Cette étude va se focaliser sur trois aspects. Dans un premier temps, un effort sera porté sur l'aspect "localisation précise" du véhicule en mouvement. Pour cela, il est nécessaire de se pencher sur l'intégration et le traitement de l'information issue de systèmes hétérogènes de navigation: GPS et centrale inertielle (INS) auxquels sera rajoutée ensuite l'odométrie. La raison de cette intégration est d'exploiter les avantages de chacun des systèmes utilisés. L'intégration utilise un filtrage numérique pour procéder à une compensation des erreurs en position, vitesse, et en attitude issues de chaque capteur. L'accent n'a pas seulement été mis sur l'intégration, mais aussi sur les notions de précision des résultats. Dans un deuxième temps, nous allons nous intéresser à la fois à la validation quantitative et qualitative des résultats et à l'élaboration d'une application exploitant notre travail. Les erreurs du système sont comparées avec une trajectoire de référence. Nous avons choisi de réaliser un système de numérisation tridimensionnelle de l'environnement couplé à un système de modélisation adapté au type d'environnement. L'étude se penchera sur le capteur d'acquisition de données télémétriques et son intégration à bord du véhicule. Un intérêt particulier est porté sur la qualité et les imprécisions des données retournées par le télémètre. L'acquisition des données se fera au vol et pendant le déplacement du véhicule. Enfin, le modèle obtenu sera exploité, de deux manières: la constitution d'un modèle géométrique et topologique précis puis l'extraction d'informations sémantiques du modèle (extraction de la route ou des obstacles fixes, identifications d'amers, caractérisation de la route, etc.).

L'objectif de cette recherche était d'actualiser et d'affiner les connaissances épidémiologiques sur les usagers de deux-roues motorisés accidentés qui représentent un enjeu majeur de sécurité routière et de santé publique. Les principales bases de données françaises ont été utilisées : les données nationales des forces de l'ordre, les données de l'enquête « Stupéfiants et Accidents Mortels » et celles du Registre des Victimes d'accident du Rhône. Nous avons d'abord dressé le bilan des connaissances épidémiologiques à partir des résultats de la littérature internationale sur les usagers de deux-roues motorisés et leurs accidents, et précisé les besoins en matière de recherches. En terme de sécurité primaire, nous avons étudié un certain nombre de facteurs de risque d'accidents de deux-roues motorisés, et particulièrement la dimension conduite sous l'influence de l'alcool et de stupéfiants. En terme de sécurité secondaire, nous avons présenté la typologie lésionnelle des usagers de deux-roues motorisés accidentés puis étudié les facteurs de gravité. Nous avons completécomplété nos recherches par une analyse spécifique sur l'évaluation de l'efficacité du casque et de ses éventuels effets lésionnels indésirables et terminé par l'étude des mécanismes lésionnels selon le type d'accident et le type de deux-roues motorisé. A la suite de nos travaux, nous avons proposé des recommandations pour prévenir les accidents de deux-roues motorisés et à défaut réduire leur gravité

Lors des études de tracés routiers ou autoroutiers dans les zones de sols compressibles, la reconnaissance géotechnique des sols utilise différentes techniques de sondage, de prélèvement d'échantillons de sol intact ou remanié, d'essais en place et d'essais en laboratoire. Ces sondages et essais sont répartis régulièrement le long du tracé envisagé, mais ils ne concernent qu'une fraction minime du sol qui aura à supporter le remblai, de sorte qu'il existe une certaine incertitude sur les propriétés réelles de ces sols. Cette incertitude sur les propriétés mécaniques des sols se traduit par une incertitude sur la représentativité des résultats des calculs réalisés lors de l'élaboration du projet. Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse porte sur le traitement quantitatif de cette incertitude dans le cas des calculs de stabilité à court terme des remblais sur sols mous. Le traitement de l'incertitude sur les propriétés de résistance au cisaillement non drainé des sols mous a été effectué en suivant la démarche habituelle des ingénieurs chargés d'élaborer de tels projets : - définition de couches homogènes du point de vue de la nature et des principes généraux de comportement des sols, - utilisation éventuelle de corrélations pour compléter les données directement utilisables pour les calculs, - définition de valeurs "représentatives" des différents paramètres nécessaires au dimensionnement. A partir de cette étape de l'étude, on passe à un traitement de type probabiliste, afin de déterminer l'incertitude sur la valeur estimée du coefficient de sécurité le long du tracé et de calculer des probabilités de rupture. L'analyse des résultats de la reconnaissance géotechnique a été effectuée en utilisant les méthodes de géostatistique. Tous les traitements effectués sur les données sont représentés sur l'écran d'une console de visualisation interactive, qui sert également à transmettre à la chaîne de traitement les instructions qui lui sont nécessaires. L'estimation des valeurs des paramètres mécaniques du sol entre les sondages de reconnaissance est effectuée au moyen du programme Bluepack de l'E.N.S.Mines de Paris. Pour le calcul de la stabilité du remblai, on a utilisé un schéma de calcul en rupture circulaire, en analysant la stabilité de blocs de sol cylindriques et de longueur limitée. Le calcul de la loi de probabilité des valeurs du coefficient de sécurité, dont on déduira la probabilité de rupture, est effectué par la méthode de Monte Carlo. La méthode développée dans le cadre de cette thèse a été appliquée à l'analyse de la stabilité d'un long remblai sur sols mous dont la construction a été étudiée dans le sud-ouest de la France. L'étude permet de retrouver par le calcul un résultat bien connu, qui est qu'il existe une longueur critique vis à vis de la stabilité du remblai, et de prévoir la position de cette zone le long du tracé. La méthode d'étude ainsi développée constitue une première étape dans la résolution de ce problème complexe de la prévision des risques de rupture sur les tracés de remblais sur sols mous, compte tenu du volume limité des reconnaissances qu'il est possible d'effectuer en pratique.

Les véhicules en roulement sont à l'origine du bruit routier. Pour un véhicule, on distingue plusieurs sources de bruit en fonction de leur origine physique, groupe propulseur, échappement, ... et bruit de roulement des pneumatiques. Le travail présenté développe l'étude de la génération des vibrations dans le pneumatique et de leur propagation dans la structure du pneumatique. Il peut servir à la réduction du bruit de roulement à la source. Lors de l'étude bibliographique (chapitre 1), on a choisi de s'intéresser plus particulièrement à deux questions : 1. Pourquoi le bruit de roulement augmente comme la vitesse du véhicule au carré, quelque soit le type de pneumatique ou de chaussée? 2. Pourquoi la seule fréquence caractéristique des pneumatiques est liée au motif des patins de gomme? Pourquoi n'entendons nous pas de fréquence de résonance? Pour répondre à cette question, nous avons tenté de développer des équations qui décrivent les vibrations du pneumatique (chapitre 2). En cherchant à résoudre ces équations, nous avons mis en évidence d'une part des termes d'excitation dont l'amplitude varie comme le carré de la vitesse du véhicule et d'autre part une condition d'amplification originale. On a confronté sommairement l'expression des sources d'excitation avec des expériences connues. On trouve une expression cohérente avec les mesures. On a cherché à interpréter physiquement la condition d'amplification. Elle semble porter uniquement sur le bruit dû au défilement du motif de la bande de roulement (chapitre 4). On s'est intéressé plus particulièrement à la prévision de ces amplifications par des moyens numériques. On a développé un modèle simplifié de pneumatique (chapitre 5), sur lequel on a testé des algorithmes de recherche des conditions d'amplification par la structure du pneumatique (chapitre 6).

Résumé indisponible