La robotique aérienne est un domaine de recherche qui a connu un grand succès commercial au cours des dernières années suite au développement de plates-formes aéroportées de petite taille hautement efficaces et abordables, couramment appelées mini-drones. Cela a ouvert la voie à de nouvelles applications dans les tâches de surveillance et d'inspection. Ces dernières années, cela a été un sujet de recherche clé dans l'industrie de l'énergie, où les lignes de transmission sont sujettes à la détérioration due aux conditions atmosphériques et nécessitent des programmes de surveillance étendus. Les mini-drones ont le potentiel d'automatiser entièrement le processus d'inspection, réduisant ainsi davantage les coûts et les temps d'inspection. Dans ce contexte, cette thèse aborde les inspections autonomes de tours électriques avec des MAV. A savoir, la localisation, la première étape d'une longue série de tâches vers la réalisation de capacités totalement autonomes, est le sujet principal de ce travail. Nous explorons comment les scanners laser 2D peuvent être couplés avec des capteurs couramment disponibles pour la pose à 6 degrés de liberté d'un mini-drone en temps réel avec les capacités perceptives et de traitement limites au bord de la plate-forme. Cette thèse tel que les algorithmes classiques de scan matching, comme l'algorithme Iterative Closest Point (ICP), la fusion de données et le contrôle par retour d'état. Des validations basées sur des vols expérimentaux et des simulations étendues sont présentées. / Aerial robotics is a prominent field of research that has seen great commercial success during the last years due to the development of highly efficient and affordable small-sized airborne platforms, commonly referred to as mini-drones. This has opened the way to promising new applications in surveillance and inspection tasks. In recent years, this has been a key subject of research in the power industry, where power utilities are subject to deterioration due to atmospheric conditions and require extensive monitoring programs. Mini-drones have the potential of fully automating the inspection process, further reducing costs and inspection times. In this context, this thesis addresses autonomous electric tower inspections with mini-drones. Namely, self-localization, the first step in a long series of tasks towards achieving fully autonomous capabilities, is the main focus of this work. We explore how 2D laser scanners can be coupled with commonly available sensors to estimate a mini-drone's 6 degree of freedom pose in real-time, using uniquely on-board sensing and processing capabilities. This thesis develops topics from classic scan matching algorithms, such as the iterative closest point (ICP) algorithm and proposed adaptations to the electric tower scene, to sensor fusion and feed-back control. Validations based on experimental flights and extensive simulations are presented.

L’intérêt croissant pour l’étude de la morphogénèse des côtes à falaises a permis de mieux appréhender les environnements méso/macrotidaux, mais en délaissant les environnements microtidaux. Pour cette raison, nous proposons d’étudier, à partir d’une approche exploratoire multi-échelle, la dynamique érosive des côtes à falaises en Méditerranée à travers l’exemple de la région Provence-Alpes-Côte d’Azur. Le choix de ce territoire s’est justifié en réponse à une problématique relative à la gestion des risques côtiers identifiée par le Conseil-Régional-PACA qui a financé ce travail doctoral. Les principaux objectifs visent à caractériser d’une part l’ampleur relative des occurrences érosives en fonction de la variabilité temporelle des forçages météo-climatiques, et d’autre part le degré du contrôle géologique sur la morphologie côtière. Toute la difficulté de l’étude réside donc dans l’optimisation des fenêtres d’observation afin de distinguer les comportements érosifs. Nous proposons donc de tester l’apport de quatre méthodes permettant de définir si l’érosion se produit de manière (1) continue à l’échelle annuelle (levés LiDAR embarqués depuis un bateau), (2) chronique à l’échelle séculaire (orthophotographies aériennes) et (3) exceptionnelle voir (4) catastrophique sur les temps propres à l’Holocène et au Quaternaire (datations aux cosmogéniques in situ 36Cl et analyses morphométriques). Au regard des résultats mesurés et interprétés, il apparaît que l’activité gravitaire produite au cours du XXe siècle (érosion moyenne de l’ordre du cm.an-1) est très faible par rapport aux environnements méso/macrotidaux / Increasing interest in studying rocky cliff coastline morphogenesis allowed a better understanding of meso/macrotidal environments, but let microtidal environments apart. Thus we propose studying the dynamic of cliff coastlines erosion in Mediterranean in the South-East of France, through a multi-scale explorative approach. This doctoral work was supported by the region Provence-Alpes-Côte d’Azur, which identified a problematic in relation with coastal hazard management. The main objectives aim at characterizing on one hand how the temporal variability of meteorologic and climatic forcings affects the magnitude of erosion, and on other hand to which extent the geological setting controls the coastline morphology. The great challenge of this work therefore consists in optimizing the observation range in order discriminate erosive behaviours. Thus we propose assessing the contribution of four methods in determining whether erosion takes place (1) continuously at annual scale (boat-borne laser scanning surveys), (2) chronic at secular scale (aerial orthophographies)and (3) exceptional even (4) catastrophic over the characteristic timescales of Holocene and Quaternary (cosmic ray exposure dating from in-situ 36Cl and morphometric analysis). The interpretation of the results shows that erosion rate observed through the XXth century (order of magnitude of cm.y-1) is very low compared to meso/macrotidal environments. However at timescales ranging from pluri-secular (0.29 ka BP) to pluri-millenar (6.8 ka BP), exceptional storms surges of +3 NGF could initiate an erosion process resulting in the formation of horizontal shore platforms.