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International Telemetering Conference Proceedings / October 30-November 02, 1995 / Riviera Hotel, Las Vegas, Nevada / This paper describes the design of a PC plug-in card that incorporates all functions of the base band segment of a PCM decommutator which includes the bit synchroniser (BS), frame synchroniser (FS) and subframe synchroniser (SFS). FPGAs are used for the realization of the digital sections of the circuit. The card is capable of handling all standard IRIG codes. The bit synchroniser can handle data rates upto 1Mbps (NRZL), while the frame and subframe synchronisers have been designed to work upto 10 Mbps.

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse portent dans un premier temps sur la fiabilisation de la technologie CPL et dans un second temps sur le diagnostic de réseaux filaires en utilisant le CPL dans le contexte aéronautique. L’objectif de l’étude est de fiabiliser le lien CPL en respectant les contraintes de temps de latence imposées par le domaine aéronautique. Nous avons introduit des erreurs de fréquence d'échantillonnage afin d’estimer les effets d'une désynchronisation sur le taux d'erreurs binaires. Ensuite une optimisation d'un algorithme d'estimation de l’erreur a été étudiée. La seconde partie de la thèse est consacrée à la surveillance des réseaux filaires embarqués, l'objectif étant d'utiliser la communication CPL comme moyen de détection de défaut. Nous avons centré notre étude sur la détection d’un défaut suite à un arc électrique, modélisé par une résistance parallèle, ou d’un défaut dans une connectique, modélisé par une résistance série sur un fil de la bifilaire. Afin de disposer des caractéristiques de canaux avec et sans défaut, un banc de test représentatif d'un harnais multibranches a été conçu avec différents échantillons de défauts résistifs. Nous avons proposé plusieurs coefficients de détection de défauts basés sur la corrélation, et la distance euclidienne ainsi qu’un algorithme aveugle basé sur les symboles reçus. Afin d'éviter des cas de fausse alarme ou d’absence de détection, des seuils de détection ont été discutés. Les différents coefficients de détection et les seuils ont été comparés et éprouvés en présence de bruit blanc en termes de la puissance émise, et du taux de détection. / The research presented in this thesis focuses firstly on the reliability of PLC technology and secondly on the diagnosis of wired networks using PLC in the aeronautical sector. First of all, we studied the OFDM synchronization in a PLC communication chain for data transmission on avionic systems. The objective of the study is to make the PLC link more reliable by respecting the latency constraints set in the aeronautical domain. We introduced sampling frequency errors in order to analyze the effects of sampling frequency desynchronization on the bit error rate. We then proposed an optimized algorithm for error estimation. The second contribution of the thesis is devoted to the monitoring of embedded wired networks and the objective being to use PLC communication as a mean of detecting a fault. We focused our study on the detection of a fault following an electric arc, modeled by a parallel resistance, or a connection fault, modeled by a series resistance on a wire of the two-wired cable. In order to have the channel characteristics with and without faults, a test bench of a multi-branch harness has been designed with different resistive fault samples. We proposed several correlation-based fault detection coefficients, Euclidean distance, and a blind algorithm based on received symbols. In order to avoid false alarms or no detection, detection thresholds were discussed. The different detection coefficients and the thresholds were compared and tested in the presence of white noise in terms of the transmitted power and the detection rate.

Le temps constitue sans contredit l'une des grandes énigmes auxquelles s'est vue confrontée l'entreprise philosophique. Historiquement, la réflexion sur ce concept s'est essentiellement centrée sur l'aspect perceptif, cherchant en vain à comprendre comment l'homme peut percevoir ce qui fondamentalement demeure imperceptible. S'inspirant de l'étude cybernétique des processus d'autorégulation par rétroaction négative à l'oeuvre dans les systèmes autonomes, le présent mémoire consiste à abandonner cette approche perceptive traditionnelle au profit d'une perspective active axée sur le processus de synchronisation à l'oeuvre dans le monde physique et biologique. Dans le cadre de la vaste dynamique oscillatoire, la figure de la cadence, synonyme de régularité et de couplage rythmiques, joue un rôle fondamental en tant qu'attracteur dynamique, régulateur homéostatique et principe d'efficacité énergétique. Ce « mouvement vers la cadence » résultant du processus physique de synchronisation est ici abordé dans le cadre des quatre principaux processus de développement déterminant la dynamique énergétique des organismes vivants, nommément l'évolution, l'apprentissage, la socialisation et la technocratisation, ce dernier étant propre à l'espèce humaine. Cette quadruple activité de régulation par équilibration dynamique, contribuant de manière originale à la dynamique « temporelle » de la vie, constitue précisément la toile de fond de laquelle émerge la sensibilisation au « temps », celui-ci n'étant plus conçu comme une réalité perçue mais bien comme le produit de l'interaction entre oscillateurs et synchroniseurs. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Temps (philosophie), Synchronisation, Cadence, Temps (biologie), Temps (psychologie), Temps (société), Technologie.

Th. 3e cycle--Électronique--Toulouse--I.N.P., 1984. N°: 219.

This thesis examines systolic array architectures and their methods of control and communication synchronisation. Systolic array processors suffer from synchronisation problems associated with the clocking mechanism that causally restricts their scalability. To overcome this problem both return-to-zero (RTZ) and non-return-to zero (NRTZ) delay-insensitive self-timed (ST) techniques can be used to realise architectures that operate correctly in the presence of arbitrary delays at all levels in their design. As a consequence, RTZ and NRTZ versions of an existing systolic array architecture, namely the Single instruction Systolic Array (SISA), have been developed in order to investigate the potential for realising architecturally scaleable systolic arrays. The new architectures, called the RTZ and NRTZ ST-SISAs, have been compared with each other and against their synchronous counterpart to establish their relative trade-offs. The new designs exhibit several novel features including: variable length bit-serial data words, average case processing speeds dependent on data word length as well as computational complexity, a novel autonomous inter-processor data communication mechanism and architectural scalability independent of fabrication technology. This thesis introduces an implementation of the RTZ and NRTZ ST-SISA architectures, along with their performance and area characteristics. Guidelines have been developed from the resulting RTZ and NRTZ architectures allowing novel self-timed systolic architectures to be derived.

Les systèmes complexes se caractérisent par l’émergence de phénomènes macroscopiques qui ne s’expliquent pas uniquement par les propriétés de leurs composantes de base. La synchronisation est l’un de ces phénomènes par lequel les interactions entre des oscillateurs engendrent des mouvements collectifs coordonnés. Une représentation sous forme de graphe permet de modéliser précisément les interactions, alors que les oscillations se décrivent par des dynamiques non linéaires. Étant donné le lien subtil entre le graphe et la dynamique des oscillateurs, il est difficile de prédire l’émergence de la synchronisation. L’objectif de ce mémoire est de développer de nouvelles méthodes pour simplifier les systèmes complexes d’oscillateurs afin de révéler les mécanismes engendrant la synchronisation. À cette fin, nous introduisons des notions de la théorie des graphes et des systèmes dynamiques pour définir la synchronisation sur des bases mathématiques. Nous présentons ensuite des approches existantes sophistiquées pour réduire la dimension de dynamiques d’oscillateurs. Ces techniques sont toutefois limitées lorsque les dynamiques évoluent sur des graphes plus complexes. Nous développons alors une technique originale—spécialement adaptée pour les graphes aux propriétés plus hétérogènes—pour réduire la dimension de dynamiques non linéaires. En plus de généraliser des approches récentes, notre méthode dévoile plusieurs défis théoriques reliés à la simplification d’un système complexe. Entre autres, la réduction de la dimension du système se bute à une trichotomie : il faut favoriser la conservation des paramètres dynamiques, des propriétés locales du graphe ou des propriétés globales du graphe. Finalement, notre méthode permet de caractériser mathématiquement et numériquement l’émergence d’états exotiques de synchronisation. / Complex systems are characterized by the emergence of macroscopic phenomena that cannot be explained by the properties of their basic constituents. Synchronization is one of these phenomena in which the interactions between oscillators generate coordinate collective behaviors. Graphs allow a precise representation of the interactions, while nonlinear dynamics describe the oscillations. Because of the subtle relationship between graphs and dynamics of oscillators, it is challenging to predict the emergence of synchronization. The goal of this master’s thesis is to develop new methods for simplifying complex systems of oscillators in order to reveal the mechanism causing synchronization. To this end, we introduce notions of graph theory and dynamical systems to define synchronization on sound mathematical basis. We then present existing sophisticated approaches for reducing the dimension of oscillator dynamics. Yet, the efficiency of these techniques is limited for dynamics on complex graphs. We thus develop an original method—specially adapted for graphs with heterogeneous properties—for reducing the dimensions of nonlinear dynamics. Our method generalizes previous approaches and uncovers multiple challenges related to the simplification of complex systems. In particular, the dimension reduction of a system comes up against a trichotomy: one must choose to conserve either the dynamical parameters, the local properties of the graph, or the global properties of the graph. We finally use our method to characterize mathematically and numerically the emergence of exotic synchronization states.

La solution la plus pratique et économique pour réduire la congestion est d'améliorer les systèmes de contrôle de la circulation, en particulier les feux de circulation. Ces systèmes ont des impacts importants sur les temps d'attente, les risques d'accident et la consommation inutile de carburant. La majorité de ces systèmes est cependant statique, c'est-à-dire que la programmation est fixe. Ils sont donc mal adaptés aux variations de la demande et peu réceptifs à la demande. Les deux principaux objectifs de cette thèse étaient de réduire la complexité pour la gestion des feux de circulation en temps réel et de proposer un modèle pour collecter les données nécessaires pour appliquer notre approche dans la vie réelle. L'approche proposée pour atteindre le premier objectif, s'inspire du travail d'un agent de circulation humain. Elle consiste à diminuer les arrêts et à favoriser les déplacements en groupe de véhicules comme les agents de circulation. Pour y arriver, la densité de circulation a été mesurée à chaque instant et les séquences des feux de circulation ont été modifiées au moment propice. Pour la tester, un secteur achalandé de la ville de Québec a été identifié et une simulation avec un simulateur microscopique a été effectuée. Les délais d'attente ont été réduits de façon importante. Notre deuxième objectif était de transférer cette solution dans la vie réelle. Un en jeu fondamental était de mesurer la densité de circulation en temps réel. Cette tâche est cependant coûteuse et nécessite d'installer des appareils vidéo ou autres capteurs disséminés sur le réseau. Une architecture de services a été définie en utilisant les voitures connectées. Il s'agit d'une technologie émergente qui permet d'obtenir la position des véhicules toutes les 0,1 seconde. À partir de cette valeur, il était ensuite possible de calculer la densité de circulation et d'appliquer la solution proposée. La collecte des données, la transmission à un centre de gestion de la circulation, le traitement et l'application de la solution peuvent ainsi se faire instantanément à un coût économique. Cette thèse montre qu'il est possible d'améliorer la performance d'un système de feux de circulation en appliquant des règles basées sur le sens commun et d'avoir une méthode de mise en œuvre pratique et économique pour les transposer dans la vie réelle. Le processus de simulation reste cependant un aperçu de la réalité et il est difficile de prévoir les résultats dans d'autres contextes. Il serait donc avantageux de poursuivre les recherches dans d'autres environnements. Par ailleurs, la technologie des voitures connectées n'est pas encore déployée au Canada. Il est cependant permis d'espérer qu'elle est sur le point d'émerger avec les investissements des constructeurs de véhicules et le déploiement du 5G. Un banc d'essai serait la prochaine étape pour tester la solution proposée in situ. / The most practical and economical solution to reduce congestion in the cities is to improve traffic control systems, especially traffic lights signals. These systems have significant impacts on waiting times, accident risks and unnecessary fuel consumption. The majority of these systems are however static, that is to say that the programming is fixed or pre-timed. They are therefore not receptive to demand. The two main objectives of this thesis were to reduce the complexity for the management of traffic lights in real time and to propose a model to collect the data necessary to apply our approach in real life. The approach proposed to achieve the first goal, is inspired by the work of a human circulation officer. It consists of reducing stops and encouraging group travel of vehicles such as traffic officers do in real life. To achieve this, the traffic density was measured continuously, and the traffic light sequences were modified accordingly. To test our approach, a busy sector of Quebec City was identified and a simulation with a microscopic simulator was performed. Waiting times have been reduced significantly. Our second goal was to transfer this solution in real life. However, a fundamental challenge was to measure traffic density at every moment as request in our approach. This task is expensive and requires installing video devices or other sensors scattered over the network. A new service architecture model has therefore been developed to work around this problem and it relies on connected cars technology. This technology allows to obtain the vehicle position every 0.1 second on a road network and it was the necessary ingredient to apply our approach in real life. From this value, it was then possible to calculate the traffic density and apply the proposed solution. Thus, data collection, transmission to a traffic management center, processing and application of the solution could be done instantly at an economical cost. This thesis therefore shows that it is possible to improve the performance of current traffic light systems by applying rules based on common sense and to apply a practical and economical implementation method to transpose them into real life. Furthermore, a limitation of our work is that the simulation process is an overview of the reality and it is difficult to predict the results of the experiment in other contexts. It would therefore be advantageous to continue research in other environments. In addition, the technology of connected cars is not yet deployed in Canada. However, it is hoped that this technology is about to emerge with current massive investment by vehicle manufacturers and deployment of 5G. A test bed would be the next step to test the solution proposed in situ.

Nos travaux ont porté sur l’étude des structures hydrodynamiques spatio-temporelles présentes dans le sillage d’un mât d’éolienne en mer, assimilé ici à un cylindre, pour une application future au parc éolien de Courseulles-sur-Mer. L’analyse hydrodynamique s’est focalisée sur le phénomène de synchronisation entre des vagues régulières et le sillage généré par le courant derrière deux cylindres verticaux. Un diagramme d’état résumant les différents régimes de synchronisation par rapport aux fréquences des vagues et amplitudes étudiées, a été établi. Pour compléter les résultats obtenus avec les vagues régulières, la synchronisation a aussi été étudiée en présence de vagues irrégulières. Dans le cas de vagues irrégulières, le coefficient de diffusion de la phase, K a été utilisé pour expliquer la synchronisation des fréquences. Après l’étude du phénomène de synchronisation, des essais ont été consacrés au transport sédimentaire (affouillement et rides) autour et dans un environnement proche d’un cylindre vertical sous l’effet de plusieurs types d’écoulement. Parallèlement aux expériences en laboratoire, une étude numérique a été amorcée. Dans un premier temps, une simulation DNS (Direct Numerical Simulation) d’un écoulement d’un courant seul autour d’un cylindre vertical a été effectuée. Un cas d’écoulement plus compliqué (i.e. Comprenant des vagues) et un domaine numérique simulant l’impact hydrodynamique d’un réseau de cylindres (modélisant un réseau de mâts d’éoliennes) soumis à un courant seul ont également été mis en oeuvre. Ce réseau comprend 4 cylindres disposés sur 2 rangées. Après l’étude numérique d’un courant seul, le solveur olaFoam a été utilisé pour imposer un écoulement composé d’un courant et de vagues dans un domaine relativement simple : sans obstacle et avec un fond lisse. Les résultats numériques se sont révélés être en assez bon accord avec la littérature au voisinage de la surface libre, montrant la décélération du courant de surface lorsque les vagues et le courant en entrée se propagent dans le même sens. / The various experiments carried out have laid emphasis on the study of hydrodynamic spatio-temporal structures found in an offshore wind turbine’s mast, coupled to a cylinder, which will later on be used at the Courseulles-sur-Mer wind farm. The hydrodynamic analysis focused on the synchronization phenomenon between regular waves and the Von Karman Street generated by a current, behind two different vertical cylinders. A diagram showing the different synchronization regimes with respect to the frequencies of the waves and the amplitudes studied, has been drawn. In addition to the results obtained with regular waves, the synchronization phenomenon has also been analysed using irregular waves. In the case of irregular waves, the phase diffusion coefficient, K, has been used to explain the different frequency synchronization observed. After having studied the synchronization phenomenon, tests were carried out on the study of sediment transport (scour and ripples) under the effect of different types of flows in an environment close to a vertical cylinder. In parallel to the laboratory experiments, a numerical study has also been conducted by studying the DNS (Direct Numerical Simulation) of a steady flow of current around a vertical cylinder. In addition to that a more complicated flow of a steady current around a network of cylinders comprising of a series of 4 cylinders arranged in 2 rows (representing a network of wind turbine masts) have also been observed and analysed. After having studied the flow made up by a steady current, the olafoam solver was used to apply a flow made up of both currents and waves in an obstacle free environment with a smooth floor. The numerical results obtained close to the free surface have been found to fairly agree with the findings of other related studies conducted. We observed a reduction in the intensity of the surface current when the waves and the current propagate in the same direction.