Nos travaux concernent la coordination de flottille de véhicules sous-marins autonomes de type torpille. La coopération de tels véhicules nous laisse envisager un gain de temps, d'énergie, de données ou encore d'espace exploré. À cette fin, nous proposons une nouvelle stratégie de contrôle pour coordonner une flottille de robots sous-marins. Nos recherches sont basées sur une commande décentralisée reposant sur le principe Leader-Follower. Nous utilisons un générateur de trajectoires fournissant à chaque instant un chemin faisable pour les véhicules les maintenant en formation, et une commande à retour d'état pour garder les engins sur leur trajectoire. Notre algorithme prend en compte les contraintes dynamiques et de vitesse de chaque robot. L'objectif de cette méthode est que chaque torpille trouve une trajectoire à temps minimal afin de minimiser le temps de déplacement. Des résultats de simulation et d'expérimentations en mer illustrent nos différentes études théoriques.

L’industrie offshore, pétrolière et gazière est le principal utilisateur des robots sous-marins, plus particulièrement de véhicules télé-opérés (ou ROV, Remotely Operated Vehicle). L'inspection, la construction et la maintenance de diverses installations sous-marines font parties des applications habituelles des ROVs dans l’industrie offshore. La capacité à maintenir un positionnement stable du véhicule ainsi qu’à soulever et déplacer des charges lourdes est essentielle pour certaines de ces applications. Les capacités de levage des ROVs sont cependant limitées par la puissance de leur propulsion. Dans ce contexte, cette thèse présente un nouveau concept d’actionnement hybride constitué de câbles et de propulseurs. Le concept vise à exploiter les fortes capacités de levage des câbles, actionnés par exemple depuis des navires de surfaces, afin de compléter l’actionnement d’un robot sous-marin. Plusieurs problèmes sont soulevés par la nature hybride (câbles et propulseurs) de ce système d'actionnement. En particulier, nous étudions l’effet de l'actionnement supplémentaire des câbles par rapport à un actionnement exploitant uniquement des propulseurs et nous tâchons de minimiser les efforts exercés par ces derniers. Ces deux objectifs sont les principales contributions de cette thèse. Dans un premier temps, nous modélisons la cinématique et la dynamique d'un robot sous-marin actionné à la fois par des propulseurs et des câbles et équipé d'un bras manipulateur. Un tel système possède une redondance cinématique et d'actionnement.. L'étude théorique sur l'influence de l'actionnement supplémentaire par câbles est appuyée par une étude en simulation, comparant les capacités de force d'un système hybride (câbles et propulseurs) à celles d'un système actionné uniquement par des propulseurs. L'évaluation des capacités est basée sur la détermination de l'ensemble des forces disponibles, en considérant les limites des forces d'actionnement. Une nouvelle méthode de calcul est proposée, pour déterminer l'ensemble des forces disponibles. Cette méthode est basée sur le calcul de la projection orthogonale de polytopes et son coût calculatoire est analysé et comparé à celui d'une méthode de l’état de l’art. Nous proposons également une nouvelle méthode pour le calcul de la distribution des forces d'actionnement, permettant d'affecter une priorité supérieure au sous-système d'actionnement par câbles afin de minimiser les efforts exercés par les propulseurs. Plusieurs cas d'études sont proposés pour appuyer les méthodes proposées. / The offshore industry for oil and gas applications is the main user of underwater robots, particularly, remotely operated vehicles (ROVs). Inspection, construction and maintenance of different subsea structures are among the applications of ROVs in this industry. The capability to keep a steady positioning as well as to lift and deploy heavy payloads are both essential for most of these applications. However, these capabilities are often limited by the available on-board vehicle propulsion power. In this context, this thesis introduces the novel concept of Hybrid Cable-Thruster (HCT)-actuated Underwater Vehicle-Manipulator Systems (UVMS) which aims to leverage the heavy payload lifting capabilities of cables as a supplementary actuation for ROVs. These cables are attached to the vehicle in a setting similar to Cable-Driven Parallel Robots (CDPR). Several issues are raised by the hybrid vehicle actuation system of thrusters and cables. The thesis aims at studying the impact of the supplementary cable actuation on the capabilities of the system. The thesis also investigate how to minimize the forces exerted by thrusters. These two objectives are the main contributions of the thesis. Kinematic, actuation and dynamic modeling of HCT-actuated UVMSs are first presented. The system is characterized not only by kinematic redundancy with respect to its end-effector, but also by actuation redundancy of the vehicle. Evaluation of forces capabilities with these redundancies is not straightforward and a method is presented to deal with such an issue. The impact of the supplementary cable actuation is validated through a comparative study to evaluate the force capabilities of an HCT-actuated UVMS with respect to its conventional UVMS counterpart. Evaluation of these capabilities is based on the determination of the available forces, taking into account the limits on actuation forces. A new method is proposed to determine the available force set. This method is based on the orthogonal projection of polytopes. Moreover, its computational cost is analyzed and compared with a standard method. Finally, a novel force resolution methodology is introduced. It assigns a higher priority to the cable actuation subsystem, so that the forces exerted by thrusters are minimized. Case studies are presented to illustrate the methodologies presented in this thesis.

Notre planète est pour l’essentiel recouverte par les mers et les océans, or notre connaissance des fonds marins est très inférieure à celle que nous possédons sur les terres émergées. Dans ce mémoire, nous cherchons à concevoir un système dédié à la cartographie thématique à grande échelle pour obtenir à la demande un nuage de points dense représentatif d’une scène sous-marine ou subaquatique par reconstruction tridimensionnelle. Le caractère complexe de ce type de système nous amène à privilégier une approche délibérément transversale. Nous nous intéresserons en particulier aux problématiques posées par l’étude à l’échelle des individus de petites zones en eau peu profonde. Les premières concernent l’acquisition in situ efficace de couples stéréoscopiques avec une logistique adaptée à la taille des zones observées : nous proposons pour cela un microsystème agile, peu coûteux et suffisamment automatisé pour fournir des données reproductibles et comparables. Les secondes portent sur l’extraction fiable de l’information tridimensionnelle à partir des données acquises : nous exposons les algorithmes que nous avons élaborés pour prendre en compte les caractéristiques particulières du milieu aquatique (dynamisme, propagation difficile des ondes électromagnétiques, etc.). Nous abordons donc en détail dans ce mémoire les problèmes d’appariement dense, d’étalonnage, d’acquisition in situ, de recalage et de redondance des données rencontrés dans le milieu sous-marin. / Our planet is mostly covered by seas and oceans. However, our knowledge of the seabed is far more restricted than that of land surface. In this thesis, we seek to develop a system dedicated to precise thematic mapping to obtain a dense point cloud of an underwater area on demand by using three-dimensional reconstruction. The complex nature of this type of system leads us to favor a multidisciplinary approach. We will examine in particular the issues raised by studying small shallow water areas on the scale of individual objects. The first problems concern the effective in situ acquisition of stereo pairs with logistics adapted to the sizes of the observed areas: for this, we propose an agile, affordable microsystem which is sufficiently automated to provide reproducible and comparable data. The second set of problems relates to the reliable extraction of three-dimensional information from the acquired data: we outline the algorithms we have developed to take into account the particular characteristics of the aquatic environment (such as its dynamics or its light absorption). We therefore discuss in detail the issues encountered in the underwater environment concerning dense matching, calibration, in situ acquisition, data registration and redundancy.

La région de Saveh appartient dans sa presque totalité à la Zone de l'Iran Centra!. Nous y avons toutefois distingué, dans la partie sud-ouest, une zone présentant les caractères de la Zone de Sanandaj-Sirjan que nous appelons Zone de Saman. La Zone de Saman, prolongement oriental de la Zone de Razan ( Thèse de M. Bolourchi 1975), vient former un coin dans la Zone de l'Iran Central, limité au Nord par la faille d'Avaj (Bolourchi 1975) et au Sud par la faille de Pavan, encore appelée "Indes Fault" plus au Sud. La Zone de l'Iran Central est caractérisée par son magmatisme tertiaire, et surtout par son volcanisme éocène. Amidi ( thése 1975), lui attribue le nom de Zone de Tabriz-Torbat-JaZ Murian, provinces situées à ses extrémités. La tectonique cassante y est la règle et la carte de l'Iran au 1/2 500 000 montre une mosaïque de blocs séparés par des failles. La Zone de Sanandaj-Sirjan, au contraire des précédentes, montre une série métamorphique épaisse. Les différences essentielles avec les zones précédentes sont les suivantes: - existence d'une phase plutonique importante à la fin du Mésozoïque; - plusieurs phases de métamorphisme anté-tertiaires (paléocimmérienne, Sabzehei 1974 - laramienne, Berberian 1972); - faible importance des formations tertiaires.

Ce travail présente une analyse de la morphologie et de la dynamique sédimentaire des systèmes turbiditiques actuels du Cap-Ferret et de Capbreton (sud du Golfe de Gascogne). La reconnaissance effectuée sur le système de Capbreton est la première à le considérer dans son ensemble. Ce travail se base sur des données acoustiques de subsurface (sondeur multifaisceaux, sondeur de sédiments Chirp) et de carottages issues de la campagne océanographique Sargass menée par l’Université de Bordeaux. L’analyse morpho-bathymétrique révèle l’organisation amont-aval des géométries sédimentaires dans ces systèmes et, couplée aux données sédimentaires, de préciser les processus de dépôts liés aux écoulements gravitaires. Le fonctionnement holocène du canyon de Capbreton montre des processus gravitaires haute fréquence, révélant son rôle de dépôt-centre pour le sud du golfe de Gascogne. Dans le système du Cap-Ferret, la zone de transition chenal-lobe a été investiguée à fine échelle, documentant ainsi des structures sédimentaires rarement identifiées avec ce niveau de détails dans les systèmes turbiditiques modernes. La dynamique sédimentaire de chacun de ces systèmes est soumise à des forçages auto-cycliques et glacio-eustatiques qui affectent chacun des systèmes de façons différentes. Ces informations ont permis de proposer un modèle régional de fonctionnement sédimentaire au cours des derniers 50 000 ans. / This work presents an analysis of the morphology and sedimentary dynamic of the Cap-Ferret and Capbreton turbidite systems (south Bay of Biscay), containing the first recognition of the whole Capbreton turbidite system. The dataset comprises subsurface geophysical data (multibeam bathymetric and imagery, Chirp sub-bottom profiler) and piston cores, acquired during the oceanographic cruise Sargass conducted by the Bordeaux University. Studied by morpho-bathymetric analyses, the upstream-downstream evolution of the sedimentary bodies joined to the sedimentological data help to understand the active gravity processes of the systems. In the Capbreton system, a special focus is made on its Holocene gravity deposits occurring at high frequencies. In the Cap-Ferret system, the channel-lobe transition zone has been investigated at high resolution and revealed sedimentary structures poorly documented at this scale of details in recent turbidite systems. The glacio-eustatic and autocyclic forcing are expressed in different ways in each turbidite sytem. A regional sedimentary dynamic model is proposed for the last 50,000 years.

La Formation Ayabacas est une unité resédimentée, affectée de déformations spectaculaires, qui affleure irrégulièrement dans les Andes du sud du Pérou. Elle résulte du collapse sous-marin, aux alentours de la limite Turonien-Coniacien (~91-89 Ma), de la quasi-totalité de la plate-forme carbonatée qui s'était mise en place au cours de deux transgressions, entre l'Albien inférieur et l'Albien supérieur (~108,5 - ~102 Ma) pour la première, et entre le Cénomanien supérieur et le Turonien supérieur (~95 - ~90 Ma) pour la seconde. Le collapse a affecté une surface d'au moins 80 000 km2 et les dépôts, parfois absents à l'amont, atteignent plus de 500 m d'épaisseur à l'aval. Il a été déplacé, au cours d'un événement unique à l'échelle des temps géologiques, un volume de matériaux estimé à > 10 000 km3. Ces dimensions, de l'ordre de celles des glissements sous-marins géants récents, font du collapse Ayabacas le plus grand glissement sous-marin fossile actuellement connu.<br />Le collapse s'organise du NE au SW en six zones basées sur les faciès de déformation, en relation avec deux importants systèmes structuraux d'échelle lithosphérique (une septième zone, à l'extrême NE, correspondant aux dépôts non déstabilisés). Dans les parties amont du collapse (zones 1 à 3, au NE), les dépôts forment une méga-brèche, avec des éléments de taille décamétrique à kilométrique (principalement des nappes et des radeaux calcaires, souvent plissés plastiquement ; plus rarement des blocs rigides dérivés de formations crétacées et paléozoïques) flottant dans un mélange de petits clastes carbonatés ou siliciclastiques et de matériaux pélitiques rougeâtres. Ce mélange de matériaux enclins à se liquifier et à se déformer plastiquement a servi de semelle de glissement aux plus gros éléments. Ces zones se caractérisent également par des déformations et des faciès bréchiques quelle que soit l'échelle d'observation. Les parties aval, au SW, sont exclusivement carbonatées, avec un empilement de masses calcaires de tailles croissantes, une disparition de la semelle de glissement très ductile et une organisation croissante des dépôts marquant un amortissement du collapse.<br />Le collapse Ayabacas, qui s'est produit sur une marge qui paraissait a priori stable, est atypique comparé aux autres glissements actuels ou fossiles. Intervenant immédiatement avant la rapide continentalisation du bassin d'arrière-arc sud-péruvien, et donc l'émergence des Andes, le collapse est une des conséquences de changements géodynamiques à l'échelle de la cellule de convection mantellique du Pacifique, qui ont notamment entraîné une brusque modification des conditions de subduction dans le sud du Pérou. Ce bouleversement a provoqué une flexure de la lithosphère de l'arrière-arc et un découpage du substratum ante-Ayabacas en blocs basculés par des failles normales, créant des pentes favorables au collapse de la plate-forme.

La marge provençale, localisée au Nord-Ouest de la Méditerranée, constitue avec la marge du Golfe du Lion et la marge ligure, la bordure septentrionale du bassin Liguro-Provençal. L'objectif principal de ce travail est la reconstitution de l'histoire géodynamique, structurale et géomorphologique de la marge depuis le Tertiaire. Sa structure est principalement le résultat des phases tectoniques anté-miocènes. Sur la marge provençale la transition entre le plateau continental et le bassin est étroite et caractérisée par des pentes abruptes affectées par des phénomènes d'instabilité gravitaire dans l'axe du canyon sous-marin de Cassidaigne. A terre, la marge provençale est caractérisée par une compression pyrénéenne, des fossés oligocènes, et une sédimentation mésozoïque à cénozoïque essentiellement carbonatée propice à l'infiltration des eaux en profondeur. L'origine des cours d'eau de la région est essentiellement karstique, et les sources côtières de Port-Miou et Bestouan constituent des réseaux karstiques noyés développés sur plusieurs kilomètres dans le calcaire urgonien, au droit du canyon de Cassidaigne. Les travaux antérieurs suggèrent (1) que l'absence de réseau fluviatile de surface en amont et la forme de reculée karstique de la tête du canyon de Cassidaigne sont le résultat d'une connexion karstique entre les sources côtières et le canyon, (2) que la marge provençale n'ait pas été affectée par l'érosion messinienne et la transgression pliocène, (3) que certains dépôts transgressifs marins miocènes sont situés à des altitudes anormalement élevées par rapport à leurs niveaux de dépôt théorique. Ces faits témoignent d'une évolution géodynamique récente, mais encore peu documentée dans la région. Cette thèse applique une approche intégrative géologique, géomorphologique et hydrogéologique afin de caractériser l'évolution et le fonctionnement du karst côtier et des canyons sous-marins. Les méthodes utilisées sont principalement : (1) l'acquisition et l'interprétation géologique des données de sismique marine (2740 km) et de 74 carottages, (2) l'analyse tectonique et/ou eustatique de marqueurs géomorphologiques de paléo-niveaux de base, (3) le suivi hydrogéologique et l'imagerie électrique des aquifères karstiques côtiers de Cassis, (4) la modélisation géologique 3D de surfaces terre-mer dans le géomodeleur gOcad, et (5) la restauration de l'évolution de la paléotopographie depuis le Tortonien. Les résultats de l'interprétation sismique sont (1) une carte détaillée de la surface d'érosion messinienne du plateau continental mettant en évidence la présence d'un canyon messinien de direction E-W, baptisé " canyon de Bandol ", (2) une carte géologique inédite du plateau continental et des coupes géologiques terre-mer qui s'étendent de l'extrémité ouest de la Nerthe au Cap Sicié. L'évolution sédimentaire du canyon de Cassidaigne durant la période messino-pliocène est génétiquement liée à celle du canyon de Bandol. Deux modèles stratigraphiques ont été proposés pour expliquer l'histoire du remplissage sédimentaire de ces deux canyons. L'altitude et la bathymétrie des transgressions marines miocènes reconnues à terre et en mer ont permis de définir une carte de déformation de la topographie de la marge à grande longueur d'onde depuis le Burdigalien. Les restaurations en 3D mettent en évidence la bascule de la marge et le rajeunissement des reliefs pyrénéo-provençaux à terre du NE vers le SW. Un schéma d'évolution du réseau hydrogéologique de la marge, cohérent avec le modèle restauré est présenté. Un karst profond, connecté à un réseau inférieur de la grotte de Port-Miou, émerge pendant le Messinien dans la partie amont du canyon de Cassidaigne. Il est confiné par des structures géologiques défavorables à la karstification situées juste au sud. Des cours d'eau mineurs, provenant du Massif des Calanques ou du secteur vallonné du bassin de Riou façonnent la partie ouest de la tête du canyon de Cassidaigne. Le canyon de Bandol, de direction ouest-est, est principalement incisé par les cours de la Reppe-Destel, du Gapeau.

Analyse comparative menée entre des séries ophiolitifères de la nappe des schistres lustrés de la région du Queyras et des données sous-marines. Ces dernières comprennent : 1 ) une observation de la croûte océanique du Banc de Gorringe (SW Portugal) effectuée par l'auteur lors d'une plongée du submersible CYANA ; 2 ) Une revue des dragages, carottages et forages réalisés dans diverses provinces des océans actuels et concernant toutes les manifestations du démantèlement et du transport de matériaux de la croûte et du manteau océaniques[...]. La troisième partie permet de dégager plusieurs caractères relatifs au paléoenvironnement d'un secteur de l'océan piémontais : existence d'une série pélagique comparable à celle de la Chabrière reposant sur un substratum océanique tectonisé dans le Jurassique supérieur[...], développement important de la couverture sédimentaire, d'horizons de matériels ophiolitique détritique de granulométrie variée[...], variété dans les successions lithostratigraphiques des séries supraophiolitiques [...] ; Par comparaison avec les données disponibles sur les zones de fracture, les dorsales et les bassins marginaux, [...] le paysage et le cadre des dépôts de l'ancien fonds océanique ont pu être précisés. L'analyse lithostratigraphique permet de trouver sur des massifs océaniques du type Banc de Gorringe des modèles sédimentaires applicables aux terrains alpins étudiés.

La Collaboration ANTARES exploite actuellement un détecteur sous-marin Cherenkov d édi é a l'astronomie neutrino de haute énergie. Le but principal de cette expérience est de d détecter les sources cosmiques de neutrinos, a n de r ev eler les sites de production des rayons cosmiques. Parmi les sources candidates gurent celles o u a lieu l'acc el eration de ces rayons cosmiques dans les jets relativistes, comme les noyaux actifs de galaxie, les sursauts gamma et les microquasars. Les microquasars sont des syst émes stellaires binaires form es par un objet compact accr étant la mati ere d'une étoile compagnon. Ce transfert de masse est responsable de l' emission de rayons X, tandis que les forces magn etiques du plasma d'accr étion peuvent causer la cr éation de jets relativistes qui sont observ es par des t télescopes radio grâce au rayonnement synchrotron non thermique émis par les particules charg ées acc el er ees dans ces jets. Dans certains syst emes, la corr élation entre les courbes de lumi ere des rayons X et les courbes radio indique une interaction forte entre accr etion et ejection. Certains microquasars emettent egalement des rayons gamma de haute et tr es haute energie (jusqu' a quelques dizaines de TeV). Dans ce travail de th ese, une recherche d' émission de neutrinos provenant de microquasars a ét é conduite avec une approche multi-messager (photon/neutrino). Les données des satellites RXTE/ASM et SWIFT/BAT, ainsi que du t elescope gamma FERMI/LAT ont et e etudi ées a n de s sélectionner les périodes dans lesquelles se produisent les jets relativistes. La restriction de l'analyse des neutrinos aux phases d' éjection permet de r réduire drastiquement le bruit de fond de neutrinos et de muons atmosph èriques et ainsi d'augmenter les chances de d écouverte d'une source cosmique de neutrinos. Les recherches ont et e effectué a partir des donn ées ANTARES obtenues entre 2007 et 2010. Une analyse statistique a et e faite en utilisant une m ethode \unbinned" bas ee sur le test du rapport de vraisemblance. Les coupures de s élection des év enements ont et e optimisés a partir de simulations Monte Carlo a n de maximiser les chances de ddécouverte. Comme aucun signal de neutrinos n'a et e observé en corrélation avec ces microquasars, des limites sup erieures sur les ux de neutrinos produits dans ces microquasars ont et e calcul ées et confront ées avec des modèles de production de neutrino dans ces objets.

Le milieu sous-marin est doublement dispersif, en temps et en fréquence. L'utilisation récente de signaux de communication multi-porteuses offre une solution pour lutter contre la sélectivité fréquentielle. Mais ce type de signaux reste très sensible à la dispersivité fréquentielle. Cette thèse se concentre sur le problème de la dispersivité fréquentielle qu'est l'effet Doppler. Des méthodes d'estimation du paramètre Doppler sont développées pour des signaux multi-porteuses DMT. Est également abordé le problème de la compensation Doppler dans les cas mono et multitrajets. Une méthode générale et une méthode spéci que au signaux multiporteuses sont présentées et testées sur simulation. Cette thèse se distingue par son modèle du canal sous-marin qui considère un paramètre Doppler différent sur chaque trajet. Ceci résulte de la géométrie du problème et des vitesses émetteur/récepteur considérées. Nous présentons nalement des méthodes pour séparer les différents trajets arrivant sur une antenne a n de pouvoir considérer un paramètre Doppler unique sur chacun.