Natural disasters can happen anywhere causing damage to land and infrastructure. When these disasters occur in remote areas without much human traffic, it may take a long time for someone to notice that an event has occurred and to respond to it. Response time and damages could be reduced if the area could be remotely monitored. Many satellites pass over the Earth everyday collecting valuable imagery data that is free to access. However, this data can be difficult to process and use in practical applications such as monitoring an area for changes. Existing programs that use satellite imagery to monitor areas for changes can cost a significant amount of money making it inaccessible to most people. In this paper, a software program is introduced to automatically retrieve, process, and analyze free satellite imagery data and notify the user of significant changes in their area of interest (AOI). First, a software program was developed to automatically download a package of satellite imagery data from Planet Labs that met certain requirements for AOI, date, and cloud cover. A second software program was developed to download this data from the Google Cloud Storage (GCS) space and compare a current image to the composite of previous images in order to detect a change. This program then creates a figure to display the current image, the previous image, the difference area, and a summary table of the difference metrics. This figure is saved and emailed to the user if the differences are greater than the set threshold. This program is also capable of running automatically in the background of a computer every time it is logged in. The success of the program in correctly identifying areas of change was tested in three locations using historical satellite image data. The software was successful in identifying areas of change and delivering this information to the user in an easy to understand summary figure. Overall, the software was able to utilize free satellite imagery to detect changes in disaster areas and deliver a summary report to a user to take action showing that this software could be used in the future as an easy way to monitor disaster areas. / Master of Science / Natural disasters have been increasing in severity in recent years causing damage to land and infrastructure. Response time to these events may be negatively impacted in areas that are difficult to access, but if these areas could be remotely monitored the impact of the events could be reduced. Satellites pass over the Earth each day collecting valuable imagery data; however, this information can be difficult to interpret and use in a practical applications. In this paper a software program is introduced to automatically collect and analyze satellite imagery data over a specified area. This analysis compares the current image to previous images to detect changes in the area. Once the comparison is complete a summary report is generated and delivered to the user. This program can also be set to run automatically in the background of the user's computer. The software was successful in identifying areas of change and delivering the information to the user showing that this software could be used in the future as an easy way to monitor disaster areas.

International Telemetering Conference Proceedings / October 27-30, 1997 / Riviera Hotel and Convention Center, Las Vegas, Nevada / The proliferation of Low Earth Orbiting (LEO) science, earth resources and eventually global communications satellites either in orbit or planned, requires a much lower cost methodology for ground support. No longer is it economically feasible to consider a single, dedicated satellite tracking station to service a LEO spacecraft. An innovative approach is needed to lower the cost of LEO satellite data services thus contributing to the expansion of the commercial space market. This appraisal will cover the performance aspects needed for LEO tracking support and offer a unique and new solution to providing TT&C and payload services.

This thesis presents the design of a working and testable satellite with particular emphasis on the electrical, mechanical, and thermal modelling and performance issues for the ECOSat project in the framework of the Canadian Satellite Design Competition. In order of importance, based on the design challenges for the satellite structure were the dynamics modelling and analysis, thermal modeling and analysis, and assembly and integration modeling. Both the dynamics and thermal modeling of the satellite were completed using Finite Element Analysis (FEA) in NX with the NASTRAN solver. The dynamic analysis study was performed first since it has the primary design driver for the structure. These frequencies are of concern due to the 90 Hz or greater fundamental frequency requirement for each axis. The dynamic modes of the satellite structure had the largest influence not only on the design of the structure but also its interface to the electronic systems as these had to meet the required testing qualification levels. It was found that the first fundamental frequency appeared near 200 Hz in the XY plane of the structure. The second study performed was on the thermal modeling of the satellite both for extreme operating conditions in “Hot” and “Cold” cases. Operational limiting cases were identified for the batteries in the cold and hot case study, and the power amplifier for the transmitter was identified for the hot case study. For the batteries to perform satisfactorily for the cold and hot case problem, a metal bracket with an electric heater was added to the design. The heaters were added to the design as a resistive heating element, the additional thermal coupling from the bracket improved heat transfer during the hot case. A trade study analysis was conducted for the power amplifier. Here, a bi directional heat spreader made of pyrolytic graphite attached to a frame member with high thermal inertia was chosen as the optimal solution. Finally, the third study performed tested the interface and clearance requirements of the satellite. The synergistic integration of the electrical and mechanical systems required significant attention in order to ensure the successful assembly, integration, and testing of the two systems. The investigation focused on the cabling assemblies of the satellite. Several design iterations were required for the power regulation, transmitter, receiver, modem, and onboard computer systems. Detailed assembly drawings were created for the cabling assembly fabrication prior to the final integration of the electrical and mechanical systems. The performance simulations show that the satellite systems meet or exceed the required launch qualification tests as well as the thermal cycling requirements for all systems and their components to operate within the manufacturer specified values. Once completely assembled and launched into orbit, the satellite should be able to perform and within its operational and mission requirements in both a sun synchronous or polar orbit at a range of altitudes. / Graduate / 0538 / 0544 / 0548 / jtcurran@uvic.ca

Les applications vidéo rencontrent un franc succes dans les nouveaux réseaux de communication. Leur utilisation dans des contextes de plus en plus difficiles : réseaux de paquets non fiables (internet), diffusion vers des récepteurs mobiles via des canaux sans fil, ont requis le développement de nouvelles solutions plus efficaces et mieux adaptées. Les travaux de cette thèse sont une tentative de réponse à ces besoins. Les solutions qui ont été développées peuvent être regroupées en deux ensembles : des solutions issues de travaux nouveaux développés dans un contexte d'utilisation ordinaire et des solutions issues de l'amélioration et l'optimisation de travaux existants développés pour des contextes extrêmes.Le canal de Bernoulli a représenté pour nous le cadre de travail pour le développement des nouvelles solutions. Ainsi pour les applications de diffusion vidéo, nous avons ciblé la protection inégale et avons développé un mécanisme à protection inégale des données vidéo (DA-UEP). Ce mécanisme se situe à proximité de la source vidéo et adapte le niveau de protection des données à leur degré d'importance. Son originalité réside dans sa manière d'intégrer la particularité d'interdépendances des données vidéo dans le générateur de la protection inégale. Dans un travail d'approfondissement et d'exploration, nous avons combiné la protection inégale des couches hautes produite par DA-UEP avec de la protection inégale de la couche physique produite par de la modulation hiérarchique. L'optimisation de ce système a permis d'obtenir des gains significatifs et a validé le bien fondé de cette piste de recherche. Pour les communications vidéo interactives, nous avons évalué les performances du mécanisme Tetrys pour les communications vidéo. Ce mécanisme de codage à la volée avec intégration des acquittements a permis d'obtenir des résultats à la hauteur de ceux obtenus par la protection inégale dans un cadre de diffusion. Ces résultats ont aussi permis de mettre en avant tout le potentiel de ce mécanisme.Pour les canaux satellites mobiles, nous nous sommes intéressés à la diffusion vidéo vers des récepteurs mobiles. Dans ce cadre, nous avons évalué des mécanismes tels que les codes correcteurs d'erreurs, les entrelaceurs de la couche physique et de la couche liaison et les codes à effacement de niveau intermédiaire. Nous avons travaillé sur un canal réaliste en prenant en compte les contraintes pratiques telles que les temps de zapping et la vitesse de déplacement des récepteurs. Nous avons révélé les relations qui existent entre vitesse de déplacement, étalement spatial et qualité de réception. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence les combinaisons de mécanismes qui permettent d'obtenir les meilleurs résultats en termes de fiabilité et de temps de zapping dans ce contexte particulier. / Video applications are growing more and more successful in the new communication networks. Their utilization in growing harder context as lossy packet network (Interne), satellitemobile broadcasting wireless channel, call for the developments of more ecient and well adapted solutions. The work done in this thesis is an attempt to answer those new needs. The proposed solutions can be grouped into two sets : solutions based on new works developed for medium context and solutions based on the improvement and optimization of existing works developed for extremes contexts. The Bernoulli channel represented the working environment to develop new solutions. So for video streaming application, we targeted unequal protection mechanisms and developed dependency-aware unequal protection codes (DA-UEP). This mechanism is located near the source application and adapt the protection level to the importance of the data. Its originality comes from its ability to integrate video data dependencies into the protection generator. In a forward work of improvement and exploration, we combined DA-UEP unequal protection from high layers with hierarchical-modulation unequal protection from lower layer. The system optimization achieves substantial gains and validate the righteous of this research area. For conversational video applications, we evaluated the performances of Tetrys in the video communication context. This On-the-y coding mechanism with acknowledgment integration achieves performances as high as those obtained by unequal protection in streaming context. Those performances also advances the high potential of this mechanism. The land mobile satellite channels represented the working environment to improve and optimize existing solutions. We particulary focus on satellite to mobile video broadcasting applications. In this context, we evaluated mechanisms such as forward errors correcting codes (FEC), data interleaving at physical or link layers and forward erasures correcting codes at intermediates layers. The evaluation is made on a realistic satellite channel and takes into account practical constraints such as the maximum zapping time and the user mobility at several speeds. We reveal the existing relations between user velocity, data spreading and reception quality. Consequently, We identied the combinations of mechanisms that give the best performance in terms of reliability and zapping time in this particular framework.

L’objectif de la thèse est l’étude des codes correcteurs d’erreurs au niveau applicatif (Application Layer – Forward Error Correction, ou AL-FEC) pour les communications par satellite. Dans ce contexte, pendant les deux première années de thèse, nous avons proposé de nouvelles méthodes d’analyse, de construction et d’optimisation des codes à effacements définis par des matrices de parité à faible densité (code LDPC, pour « Low Density Parity Check » en anglais). La troisième année de la thèse a été consacrée à : (1) La suite des études portant sur de nouvelles méthodes de construction des codes LDPC non-binaires. D’une part, nous avons développé un nouvel algorithme (Scheduled-PEG) qui permet d’optimiser la construction des codes LDPC non-binaires pas rapport aux métriques de performance spécifiques à la couche application, notamment dans le cadre des systèmes de diffusion de contenu (broadcasting). D’autre part, nous avons proposé une nouvelle méthode de construction de codes à faible rendement, qui utilise l’image binaire étendue d’un code LDPC non-binaire. Ces études ont fait l’objet de deux publications dans deux conférences internationales : (a) “Scheduled-PEG construction of LDPC codes for Upper-Layer FEC”, International Workshop on Coding and Cryptography, April 2011, Paris, France. (b) “Extended Non-Binary Low-Density Parity-Check Codes over Erase Channels”, IEEE International Symposium on Wireless Communication Systems, November 2011, Aachen, Germany. (2) Une étude portant sur l’analyse asymptotique de codes cluster-LDPC non-binaires. Cette nouvelle classe de codes – introduite récemment (ISIT’2011) – se distingue par ses excellentes propriétés en termes de distance minimale. Notre étude a permis de déterminer de manière analytique la capacité de correction des codes cluster-LDPC non-binaires, aussi bien pour le décodage itératif par propagation de croyances (BP, pour « Belief Propagation ») que pour le décodage par maximum de vraisemblance (ML, pour « Maximum Likelihood »). Ces résultats seront intégrés à une publication scientifique sur les codes cluster-LDPC, en cours de rédaction, qui sera soumise à « IEEE Transactions on Information Theory », avant la fin de l’année 2011. (3) Une étude portant sur une méthode de construction des codes LDPC qui permet de réduire de manière significative le plancher d’erreur (« error floor ») du code, sans dégrader ses performances dans la région de « waterfall ». Ainsi, nous avons proposé la structuration de la matrice de parité du code, de manière à intégrer une partie irrégulière, optimisée pour la partie « waterfall », et une partie régulière, qui permet de réduire le plancher d’erreur du code. Cette étude fera l’objet d’une publication dans une conférence internationale (à déterminer), à soumettre début 2012. / The advent of content distribution, IPTV, video-on-demand and other similar services accelerate the demand for reliable data transmission over highly heterogeneous networks and toward terminals potentially heterogeneous too. In this context, Forward Error Correction (FEC) codes that operate at the transport or the Application Layer (AL-FEC) are used in conjunction with the FEC codes implemented at the physical layer, in order to improve the overall performance of the communication system. AL-FEC codes are aimed at recovering erased data packets and they are essential in many multicast/broadcast environments, no matter the way the information is transported, for instance using a wired or wireless link, and a terrestrial, satellite-based or hybrid infrastructure.This thesis addresses the design of Low Density Parity Check (LDPC) codes for AL-FEC applications. One the one hand, we provide an asymptotical analysis of non-binary LDPC codes over erasure channels, as well as waterfall and error-floor optimization techniques for finite-length codes. On the other hand, new concepts and coding techniques are developed in order to fully exploit the potential of non-binary LDPC codes.The first contribution of this thesis consists of the analysis and optimization of two new ensembles of LDPC codes. First, we have derived the density evolution equations for a very general ensemble of non-binary LDPC codes with rank-deficient coefficients. This allows improving the code performance, as well as designing ensembles of LDPC codes that can be punctured in an effective manner. The second approach allows the asymptotical optimization of a particular ensemble of LDPC codes, while ensuring low error-floors at finite lengths.The second contribution is the construction of finite length LDPC codes with good waterfall and error floor performance. Two approaches were investigated, according to the metric used to evaluate the code. The “Scheduled” Progressive Edge Growth (SPEG) algorithm is proposed, in order to optimize the waterfall performance of the code. Another method is proposed which consists in optimizing a specific structure of the parity check matrix. This approach gives low error-floors.The third contribution investigates a new technique of rate adaptability for non-binary LDPC codes. We propose a new method to generate “on-the-fly” incremental redundancy, which allows designing codes with flexible coding rates, in order to cope with severe channel conditions or to enable Fountain-like distribution applications.The fourth contribution focuses on a new class of LDPC codes, called non-binary cluster-LDPC codes. We derive exact equations of the density evolution for the iterative decoding and an upper bound for the maximum-likelihood decoding.Finally, we propose a practical solution to the problem of reliable communication via satellite to high-speed trains. Here, the challenge is that obstacles present along the track regularly interrupt the communication. Our solution offers optimal performance with a minimum amount of redundancy.

Disposer de données précises, spatialisées et actualisées sur les niveaux et les profondeurs des eaux côtières ou continentales est nécessaire pour assurer et anticiper une meilleure gestion des eaux littorales et continentales. Parmi les techniques de télédétection de suivi de la bathymétrie et d'altimétrie des eaux, le LIDAR apparaît, de par son potentiel de précision, de résolution et de répétitivité spatiale des mesures, comme une technique adaptée et prometteuse, déjà éprouvée sur des plateformes aéroportées.L'objectif de cette thèse est d'évaluer le potentiel du transfert de la technologie LiDAR sur satellite pour estimer l'altimétrie et la bathymétrie des eaux de surfaces continentales et côtières. Une approche expérimentale basée sur des données LiDAR réelles, puis une approche théorique basée sur des formes d'onde LiDAR simulées ont été utilisées pour explorer les performances de capteurs LiDAR satellitaires.Dans une première partie, la qualité des données altimétriques du capteur LiDAR satellitaire GLAS/ICESat fut évaluée pour le suivi de l'altimétrie de plans d'eau. La méthode d'évaluation développée repose sur la prise en compte des phénomènes d'autocorrélation des mesures successives lors des comparaisons de l'élévation GLAS/ICESat avec les niveaux d'eau mesurés aux stations hydrométriques. Les précisions estimées sont de l'ordre de 12 cm.Dans une seconde partie, un modèle de simulation des trains d'ondes LiDAR a été développé. La confrontation des simulations issues du modèle par comparaison à des trains d'ondes observés par des capteurs satellitaires et aéroportés a été effectuée.Dans une dernière partie, les performances de deux configurations de potentiels capteurs LiDAR spatiaux émettant dans l'UV (355 nm) ou dans le vert (532 nm) ont été évaluées à partir des formes d'ondes simulées suivant des distributions globales des différents paramètres de l'eau assumées comme représentatives à l'échelle mondiale et pour quatre types d'eaux différents. Une analyse de sensibilité a été effectuée pour identifier et ordonner les paramètres environnementaux qui influent le plus sur l'écho LiDAR du fond de l'eau, signal déterminant dans la faisabilité de la mesure bathymétrique. Ensuite, les probabilités de mesure de la bathymétrie ainsi la précision sur l'estimation de la bathymétrie ont été calculées suivant un plan d'expérience qui respecte les distributions globales des paramètres d'eau. Cette thèse propose une méthodologie globale, point de départ pour explorer les performances globales et les facteurs limitant de futurs capteurs LiDAR satellitaires dédiés totalement ou partiellement à l'altimétrie et la bathymétrie des eaux côtières et continentales. / Possessing accurate, spatial and current data on the water levels and the depths are necessary for anticipation and better management of coastal and continental waters. Among the remote sensing techniques to monitor the water bathymetry and altimetry, the LIDAR appears as an adapted and promising technique, already proven on airborne platforms, because of its potential accuracy, spatial resolution and repeatability of measurements. The objective of this thesis is to evaluate the potential of the transfer technology on satellite LiDAR to estimate the water altimetry and bathymetry of continental and coastal areas. An experimental approach based on actual LiDAR data and a theoretical approach based on simulated LiDAR waveforms were used to explore the performance of satellite LiDAR sensors.In the first part, the altimetry data quality from the satellite LiDAR sensor GLAS / ICESat was evaluated in order to monitor the altimetry of water bodies. The evaluation method developed is based on the consideration of the autocorrelation phenomena of successive measurements when comparing the elevation GLAS / ICESat with water levels measured at gauging stations. Accuracies are estimated in the order of 12 cm.In the second part, a simulation model of LiDAR waveform has been developed. The confrontation between simulations from the model compared to observed waveform provided by satellite and aircraft sensors was performed.In the last section, the performance of two space borne LiDAR emitting in the UV (355 nm) or the green (532 nm) were evaluated using a methodology based on waveform simulation following aggregate distributions of various water parameters assumed to be representative on a global scale and for four different types of water. A sensitivity analysis was performed to identify and order the environmental parameters that influence the most the LiDAR bottom echo of the water signal in determining the feasibility of measuring bathymetry. Then, the probability of measuring water depth and the accuracy of estimating the bathymetry were calculated according to an experimental design that meets the global distributions of water parameters. This thesis proposes a global methodology, a starting point to explore the overall performance and the limiting factors for future satellite LiDAR sensors totally or partially dedicated to altimetry and bathymetry of coastal and inland waters.

Le sujet de cette thèse concerne le codage et la restauration d'image dans le contexte de l'imagerie satellite. En dépit des récents développements en restauration et compression embarquée d'images, de nombreux artéfacts apparaissent dans la reconstruction de l'image. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la qualité de l'image finale en étudiant la structure optimale de décodage et de restauration en fonction des caractéristiques des processus d'acquisition et de compression. Plus globalement, le but de cette thèse est de proposer une méthode efficace permettant de résoudre le problème de décodage-déconvolution-débruitage optimal dans un objectif d'optimisation globale de la chaîne compression/restauration. Le manuscrit est organisé en trois parties. La première partie est une introduction générale à la problématique traitée dans ce travail. Nous présentons un état de l'art des techniques de restauration et de compression pour l'imagerie satellite et nous décrivons la chaîne de traitement actuellement utilisée par le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) qui servira de référence tout au long de ce manuscrit. La deuxième partie concerne l'optimisation globale de la chaîne e d'imagerie satellite. Nous proposons une approche pour estimer la distorsion théorique de la chaîne complète et développons, dans trois configurations différentes de codage/restauration, un algorithme pour réaliser la minimisation. Notre deuxième contribution met également l'accent sur l'étude la chaîne globale mais est plus ciblée sur l'optimisation de la qualité visuelle de l'image finale. Nous présentons des méthodes numériques permettant d'améliorer la qualité de l'image reconstruite et nous proposons une nouvelle chaîne image basée sur les résultats d'évaluation de qualité de ces techniques. La dernière partie de la thèse introduit une chaîne d'imagerie satellite basée sur une nouvelle théorie de l'échantillonnage. Cette technique d'échantillonnage est intéressante dans le domaine du satellitaire car elle permet de transférer toutes les difficultés au décodeur qui se situe au sol. Nous rappelons les principaux résultats théoriques de cette technique d'échantillonnage et nous présentons une chaîne image construite à partir de cette méthode. Nous proposons un algorithme permettant de résoudre le problème de reconstruction et nous concluons cette partie en comparant les résultats obtenus avec cette chaîne et celle utilisée actuellement par le CNES. / The subject of this work is image coding and restoration in the context of satellite imaging. Regardless of recent developments in image restoration techniques and embedded compression algorithms, the reconstructed image still suffers from coding artifacts making its quality evaluation difficult. The objective of the thesis is to improve the quality of the final image with the study of the optimal structure of decoding and restoration regarding to the properties of the acquisition and compression processes. More essentially, the aim of this work is to propose a reliable technique to address the optimal decoding-deconvolution-denoising problem in the objective of global optimization of the compression/restoration chain. The thesis is organized in three parts. The first part is a general introduction to the problematic addressed in this work. We then review a state-of-the-art of restoration and compression techniques for satellite imaging and we describe the current imaging chain used by the French Space Agency as this is the focus of the thesis. The second part is concerned with the global optimization of the satellite imaging chain. We propose an approach to estimate the theoretical distortion of the complete chain and we present, for three different configurations of coding/restoration, an algorithm to perform its minimization. Our second contribution is also focused on the study of the global chain but is more aimed to optimize the visual quality of the final image. We present numerical methods to improve the quality of the reconstructed image and we propose a novel imaging chain based on the image quality assessment results of these techniques. The last part of the thesis introduces a satellite imaging chain based on a new sampling approach. This approach is interesting in the context of satellite imaging as it allows transferring all the difficulties to the on-ground decoder. We recall the main theoretical results of this sampling technique and we present a satellite imaging chain based on this framework. We propose an algorithm to solve the reconstruction problem and we conclude by comparing the proposed chain to the one currently used by the CNES.

Le système d'identification automatique (ou système AIS pour automatic identification system) est un système qui permet aux navires et aux stations côtières de s'échanger certaines informations par radio VHF. Ces informations comprennent l'identifiant, le statut, la position, la direction et la vitesse de l'émetteur. L'objectif de cette thèse est de permettre la réception des messages AIS par un satellite en orbite basse sans modifier le matériel existant équipant les navires. Par l'intermédiaire du système AIS, il devient possible de connaitre la position de tous les navires à travers le monde. Plusieurs nouveaux services sont possibles, comme le contrôle maritime global ou, pour les armateurs, la connaissance constante de la position de leurs bateaux. La réception par satellite des signaux AIS est sujette à un niveau de bruit bien plus élevé que lors de la réception de ces signaux au niveau du sol. Ce niveau de bruit rend les méthodes classiques de réception de ces signaux difficilement utilisables. Une première contribution de cette thèse est le développement de nouveaux démodulateurs utilisant des méthodes de correction d'erreurs. Ceux-ci tirent parti de la présence d'un bloc de contrôle de redondance cyclique (CRC) dans les messages ainsi que de certaines informations connues sur la structure des messages et des données. Des adaptations du récepteur proposé ont également été étudiées afin d'intégrer la poursuite de la phase des signaux reçus et de prendre en compte les collisions des messages envoyés simultanément par plusieurs navires. La dernière partie de cette thèse est consacrée à l'étude des méthodes de localisation des navires ne diffusant pas leur position dans leurs messages AIS. Cette localisation tire parti des paramètres des messages reçus tels que le délai de propagation et le décalage en fréquence de la porteuse dû à l'effet Doppler, et d'un modèle de déplacement des navires. / The automatic identification system (AIS) is a system allowing ships and coast stations to exchange some information by VHF radio. This information includes the identifier, status, location, direction and speed of the emitter. The aim of this thesis is to allow the reception of AIS messages by low Earth orbit satellites without modifying the existing ship equipments. With this system, it becomes possible to know the position of all ships over the Earth. As a consequence, several new services become available, such as global traffic monitoring or determining boat location (for ship-owners). Satellite reception of AIS signals is subjected to a higher noise level when compared to ground level reception. This noise makes classical demodulation and decoding methods unusable. A first contribution of this thesis is to develop new demodulators using error correction methods. These demodulators take advantage of the presence of a cyclic redundancy check (CRC) block in the messages as well as known information about the structure of messages and data. Generalizations of the proposed receiver have also been studied in order to take into account the phase noise of the received signals and the possible collision of messages sent simultaneously by several vessels. The last part of this thesis is devoted to the study of localization methods for ships that do not transmit their location in AIS messages. This localization takes advantage of information contained in the received messages such as the propagation delay and the carrier frequency shift due to the Doppler effect, and a ship movement model.

Ce travail de thèse s'intéresse à la sécurité des futures communications aéronautiques de donnée. Le travail est divisé en trois grandes parties. La première contribution est une architecture de sécurité adaptative pour les communications aéronautiques intégrant un segment sol-bord par satellite. Un module de gestion de la sécurité a été conçu, développé, puis validé lors de la phase finale d'intégration du projet FAST (Fibre-like Aircraft Satellite Communications). La deuxième contribution est une méthodologie quantitative d'estimation du risque lié à la sécurité réseau. L'originalité de notre approche est d'être basée sur la notion de propagation du risque au sein des différents noeuds du réseau. Commecas d'étude, un réseau de communication aéroportuaire utilisant le protocole AeroMACS a été étudié dans le cadre du projet SESAR (Single European Sky ATM Research). La troisième contribution est une infrastructure à clés publiques (PKI) qui permet d'optimiser les échanges de signalisation (échanges de clés, certificats, vérification des signatures) entre l'avion et l'autorité de certification au sol. Le modèle de PKI proposé est un modèle hiérarchique utilisant la certification croisée entre les autorités de certification mères / This research work deals with the information and network security in the aeronautical communication domain. Three fundamental research axes are explored. First, a quantitative network security risk assessment methodology is proposed. Our approach is based on the risk propagation within the network nodes. As study cases, the algorithm has been validated in the scope of the European industrial project entitled SESAR (Single European Sky ATM Research) and the Aerospace Valley FAST (Fibrelike Aircraft Satellite Communications). Particularly, experimental results relative to the case study devoted to the FAST project shown that the global network risk in the non secured system architecture is relatively high, meaning the system needs more consideration from a security point of view. To cope with this issue, an adaptive security management framework for a satellite-based aeronauticalcommunication architecture has been proposed as a second contribution. A security manager module has been designed, implemented, then tested in the scope of the FAST project. Finally, as the security primitives used in the adaptive security management framework need to be efficiently exchanged, the last contribution consists in a scalable PKI adapted for the upcoming network-enabled aircraft. The idea is to minimize the air-ground additional overhead induced by the security procedures (keys, digital certificates, revocation/verification procedures). The PKI model we propose is a cross-certified multirooted hierarchical model

In recent years, there has been an exponential growth in the use of multimedia applications. A satellite system offers great potential for multimedia applications with its ability to broadcast and multicast a large amount of data over a very large area as compared to a terrestrial system. However, the limited transmission capacity along with the dynamically varying channel conditions impedes the delivery of good quality multimedia service in a satellite system which has resulted in research efforts for deriving efficient radio resource management techniques. This issue is addressed in this thesis, where the main emphasis is to design a CAC framework which maximizes the utilization of the scarce radio resources available in the satellite and at the same time increases the performance of the system for a UMTS based satellite system supporting unicast and multicast traffic. The design of the system architecture for a UMTS based satellite system is presented. Based on this architecture, a CAC framework is designed consisting of three different functionalities: the admission control procedure, the retune procedure and the pre-emption procedure. The joint use of these functionalities is proposed to allow the performance of the system to be maintained under congestion. Different algorithms are proposed for different functionalities; an adaptive admission control algorithm, a greedy retune algorithm and three pre-emption algorithms (Greedy, SubSetSum, and Fuzzy). A MATLAB simulation model is developed to study the performance of the proposed CAC framework. A GUI is created to provide the user with the flexibility to configure the system settings before starting a simulation. The configuration settings allow the system to be analysed under different conditions. The performance of the system is measured under different simulation settings such as enabling and disabling of the two functionalities of the CAC framework; retune procedure and the pre-emption procedure. The simulation results indicate the CAC framework as a whole with all the functionalities performs better than the other simulation settings.