Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) jouent un rôle important dans des applications telles que la surveillance de l'environnement, le suivi de sources et le suivi médical, ...etc. Dans les WSN, les capteurs ont la capacité d'effectuer l'échantillonnage des données, des calculs distribués et de fusionner des données. Pour effectuer ces tâches complexes, la synchronisation des horloges et la localisation sont fondamentales et essentielles. Les WSN ont été largement étudiés ces dernières années et la littérature scientifique rapporte de nombreux résultats qui les rendent applicables pour de nombreuses applications. Pour d'autres, la recherche doit encore trouver des solutions à certains des défis posés par la limitation énergétique, la dynamicité et la faible puissance de calcul. Dans le but de contribuer à la recherche sur les WSN, cette thèse propose de nouveaux algorithmes pour la synchronisation d'horloge et la localisation. La synchronisation d'horloge est nécessaire afin que les effectuent de manière efficace la fusion de données. En appliquant l'algorithme de synchronisation d'horloge, les capteurs établissent un consensus temporel et travaillent donc au même rythme. Compte tenu de la dynamicité, des faibles capacités de calcul et de la parcimonie des WSN, un nouvel algorithme de synchronisation décentralisée à impulsions couplées est proposé pour améliorer la précision de la synchronisation. L'avantage de ce type d'algorithme est que les capteurs échangent des impulsions au lieu de paquets, de sorte que non seulement la communication est efficace, mais aussi robuste à toute défaillance des capteurs dans le réseau. La localisation de capteurs a été largement étudiée dans la littérature scientifique. Cependant, la qualité et la précision de la localisation peuvent encore être améliore. Cette thèse applique l'algorithme LSCR (Régression de régions corrélées à signes dominants) au problème de localisation. Avec LSCR, on évalue des régions de confiance avec des niveaux de confiance prescrits, qui fournissent non seulement on emplacement mais aussi la confiance en cet emplacement. Dans cette thèse, plusieurs approches de localisation sont implémentées et comparées. Le résultat de la simulation montre que, sous hypothèses modérées, LSCR obtient des résultats compétitifs par rapport à d'autres méthodes. / Wireless sensor networks (WSNs) play an important role in applications such as environmental monitoring, source tracking, and health care,... In WSN, sensors have the ability to perform data sampling, distributed computing and information fusion. To perform such complex tasks, clock synchronization and localization are two fundamental and essential algorithms. WSNs have been widely studied in the past years, and the scientific literature reports many outcomes that make them applicable for some applications. For some others, research still needs to find solutions to some of the challenges posed by battery limitation, dynamicity, and low computing clock rate. With the aim of contributing to the research on WSN, this thesis proposes new algorithms for both clock synchronization and localization. For clock synchronization, sensors converge their local physical clock to perform data fusion. By applying the clock synchronization algorithm, sensors converge the time difference and therefore work at the same rate. In view of dynamicity, low computing and sparsity of WSN, a new pulse-coupled decentralized synchronization algorithm is proposed to improve the precision of the synchronization. The benefit of this kind of algorithm is that sensors only exchange zero-bit pulse instead of packets, so not only the communication is efficient but also robust to any failure of the sensors in the network. Localization of sensors has been widely studied. However, the quality and the accuracy of the localization still have a large room to improve. This thesis apply Leave-out Sign-dominant Correlated Regions (LSCR) algorithm to localization problem. With LSCR, one evaluates the accurate estimates of confidence regions with prescribed confidence levels, which provide not only the location but also the confidence of the estimation. In this thesis, several localization approaches are implemented and compared. The simulation result shows under mild assumptions, LSCR obtains competitive results compared to other methods.

Le Radiohéliographe de Nançay est le seul instrument dédié à l'imagerie du soleil en ondes décimétriques-métriques. Il fonctionne sur le principe de l'interférométrie, en utilisant 47 antennes essentiellement réparties sur des axes est-ouest (3,2 km) et nord-sud (2,5 km). Cette étude a pour but d'explorer un nouveau concept de numérisation propre à la radioastronomie du futur, appliquée ici à l'interférométrie solaire. Elle porte sur la numérisation rapide d'un système synchronisé en sortie d'antennes. Ces aspects "numérisation rapide" et "synchronisation" sont d'une importance capitale pour les prochains radiotélescopes du futur. Ils permettent de simplifier les chaînes de réception radiofréquence et de diminuer la consommation électrique ainsi que les coûts d'entretien et de la maintenance. L'application à l'observation du soleil comporte cependant des contraintes originales, comme la grande dynamique des signaux, qui ne sont pas prises en compte actuellement dans les études en cours pour les radiotélescopes du futur. Le radiohéliographe actuel a une chaîne de réception analogique avec une numérisation centralisée. La commutation entre les différentes fréquences dans la bande 150-450~MHz est réalisée d'une façon analogique et temporelle. Ceci nécessite beaucoup de calibrations analogiques et oblige de figer la gamme des fréquences (10 fréquences de largeur 1~MHz). De plus, en interférométrie métrique, les très grandes longueurs de câbles coaxiales sont onéreuses. Les signaux transmis des antennes au récepteur sont toujours sources d'erreurs et des fluctuations importantes réduisent l'information radiofréquence. Toutefois, apporter une numérisation complète de la bande (300~MHz) permet d'avoir de la souplesse dans le traitement et l'analyse des données (résolution fréquentielle et la possibilité d'observer plusieurs bandes simultanément, traitement des parasites). Ceci engendre la nécessité d'avoir une très grande précision des horloges (0,7~ps d'erreur de phase) pour cadencer des ADC (Analog-to-Digital-Converter) large bande (1~GHz d'horloge). L'objectif principal de la thèse est d'étudier la synchronisation pour l'application à un réseau d'antennes multi-réparties. Le saut technologique ainsi induit et les concepts étudiés sont un enjeu grandissant dans les grands projets européens et internationaux. / The Nançay Radioheliograph is the only instrument dedicated to the solar corona imaging in the 150-450 MHz frequency band. It operates on the principle of interferometry, using 47 antennas essentially distributed on the east-west (3.2 km) and north-south (2.5 km) axes. This study aims to explore a new technical concept for future radio astronomy, applied to solar interferometer. It deals with the rapid digitization of a synchronized system at the antenna sides. High speed digitization and high accuracy synchronization are the most important aspects for future radio telescopes. They make it possible to simplify radiofrequency reception chains and reduce their power consumption, as well as maintenance costs and complexity. The application to the observation of the sun, however, has some original constraints, such as the great dynamics of the signals, which are not taken into account in the current studies for future radio telescopes. The current radio telescope has an analog receiver with a centralized digitization. The switching time between each frequency (10 frequencies of 1 MHz width) in 150-450 MHz band analyzed introduce latency in solar images processing, also decrease the signal-to-noise ratio. In addition, in metric interferometry, the several lengths of coaxial cables in which the signal is transported from the antennas to the receiver always cause significant errors and fluctuations in the radiofrequency reception chains. Providing full digitization of the band (300 MHz) allows more flexibility in data processing and analyzing (frequency resolution and the ability to observe multiple bands simultaneously). This required high clock accuracy (0.7 ps of jitter) for ADCs clocks (1 GHz clock). Therefore, the main objective of this thesis is to reach a sub-ns global time synchronization of distributed networks such as radio interferometer array as the Nançay Radioheliograph. The technological leap thus induced is a growing challenge in major European and international projects.