Au cours des dix dernières années, l’impact des questions de sécurité sur le développement et la mise en oeuvre des systèmes embarqués distribués n’a jamais cessé de croître. Ceci est principalement lié à l’interconnexion toujours plus importante de ces systèmes qui les rend vulnérables aux attaques, ainsi qu’à l’intérêt économique d’attaquer ces systèmes qui s’est simultanément accru. Dans un tel contexte, méthodologies et outils d’ingénierie des exigences de sécurité sont devenus indispensables pour prendre des décisions appropriées quant a` la sécurité, et ce le plus tôt possible. L’ingénierie des exigences devrait donc fournir une aide substantielle à l’explicitation et à la spécification des problèmes et solutions de sécurité des logiciels bien avant que concepteurs et développeurs ne soient engagés dans une implantation en particulier. Toutefois, et c’est particulièrement vrai dans les systèmes embarqués, les exigences de sécurité ne doivent pas être considérées seulement comme l’expression abstraite d’un ensemble de propriétés indépendamment de l’architecture système ou des menaces et des attaques qui pourraient y survenir. Nous estimons que cette considération est d’une importance capitale pour faire de l’ingénierie des exigences un guide et un moteur de la conception et de la mise en œuvre d’un système sécurisé. Notre approche s’appuie en particulier sur une approche centrée sur les connaissances de l’ingénierie des exigences de sécurité, applicable dès les premières phases de conception du système jusqu’à la mise en application des exigences de sécurité dans l’implantation. / During the last ten years, the impact of security concerns on the development and exploration of distributed embedded systems never ceased to grow. This is mainly related to the fact that these systems are increasingly interconnected and thus vulnerable to attacks, and that the economic interest in attacking them has simultane- ously increased. In such a context, requirement engineering methodologies and tools have become necessary to take appropriate decisions regarding security early on. Security requirements engineering should thus strongly support the elicitation and specifica- tion of software security issues and solutions well before designers and developers are committed to a particular implementation. However, and that is especially true in embedded systems, security requirements should not be considered only as the abstract expression of a set of properties independently from the system architecture or from the threats and attacks that may occur. We believe this consideration is of utmost importance for security requirements engineering to be the driving force behind the design and implementation of a secure system. We thus describe in this thesis a security engineering requirement methodology depending upon a constant dialog between the design of system functions, the requirements that are attached to them, the design and development of the system architecture, and the assessment of the threats to system assets. Our approach in particular relies on a knowledge-centric approach to security requirement engineering, applicable from the early phases of system conceptualization to the enforcement of security requirements.

Quand des facteurs humains interviennent dans une large majorité des accidents de la route, l’amélioration de la sécurité routière passe par l’introduction de systèmes d’assistance, afin d’aider le conducteur dans les tâches de conduites les plus complexes. Les systèmes de conduites « by-wire », en facilitant le partage des tâches de conduites entre le conducteur et les systèmes d’assistance, représentent une avancée majeure vers une automatisation progressive de la conduite.Cependant, le déploiement de ces systèmes est freiné pour des questions de sûreté de fonctionnement, et nécessite la mise en œuvre d’outils de diagnostique pour détecter et corriger d'éventuelles défaillances. Dans le cadre de cette thèse, nous évaluons un algorithme de détection et de localisation des fautes compatible avec une architecture « by-wire », basé sur l’approche multi-modèles interagissants. Cette méthode nécessite l'estimation probabiliste de l’état du véhicule, pour laquelle différents observateurs non linéaires sont comparés. Pour cette démarche, l’accent est mis sur la validation expérimentale des résultats qui a nécessité l’équipement d’un véhicule de test.Une fois que la faute est localisée, nous étudions les différentes stratégies de contrôle du véhicule en fonction des actionneurs encore disponibles.Cette étude montre que les effets d'une défaillance sur les directions découplées sont particulièrement difficiles à corriger. / The improvement of the road safety implies to increase the place of driving assistance systems for road vehicles. Paving the road of the fully autonomous vehicle, the drive-by-wire technology could improve the potential of the vehicle control. The implementation of these new embedded systems is still limited, mainly for reliability reasons, thus requiring the development of diagnostic mechanisms to detect occurring faults. In a first step, we evaluate a fault detection and isolation algorithm, based on the interacting multiple models approach. The method relies on a probabilistic estimation of the vehicle state, for which different non-linear observer schemes are compared. The experimental validation required the preparation of a test vehicle.Then, when a fault is identified, the optimal back-up control strategies are investigated according to the availability of actuators.Thus study points out that faults on steer-by-wire systems are particularly difficult to treat.

Cette thèse aborde le problème de l’estimation d’état de systèmes dynamiques à entrées inconnues (EI). La première partie de la thèse est consacrée aux observateurs ponctuels. Pour les systèmes linéaires à temps variant (LTV) ou à paramètres variants (LPV) avec EI et bruits gaussiens, un nouvel observateur à minimum de variance est proposé : il affiche des résultats équivalents aux observateurs existants en matière de performance, mais les surpasse par la simplicité de son implémentation et par l’existence d’un résultat de stabilité qui lui est associé. Pour les systèmes linéaires à commutations avec EI, bruits gaussiens et séquence de commutation inconnue, un premier estimateur à minimum de variance est proposé. Pour les systèmes non linéaires, un nouveau filtre de Kalman étendu à EI est proposé: il généralise les résultats existants au cas de systèmes dont l’équation de mesure possède une partie linéaire et une partie non linéaire. Une application à la navigation aérospatiale est proposée. Pour les systèmes LTV et LPV à EI et pertubations à énergie finie, un observateur H∞ est proposé : il généralise et unifie certains résultats existants. La deuxième partie de la thèse est consacrée aux estimations garanties. Dans lecas où les perturbations affectant le système dynamique sont bornées, plusieurs observateurs par intervalle sont construits. Pour des systèmes LPV avec EI, le travail généralise l’existant en relaxant une condition de rang largement utilisée pour le découplage de l’EI. Pour les systèmes linéaires à commutations sans ou avec EI, un observateur par intervalle est proposé pour traiter le cas où la séquence de commutation est inconnue, problème qui n’a jamais été traité jusqu’ici. Finalement, une nouvelle approche d’encadrement de l’état par un observateur algébrique est proposée. / This thesis deals with the problem of state estimation for dynamical systems affected by Unknown Inputs (UI).The first part focuses on point-wise observers. For Linear Time Varying (LTV) or Linear Parameter Varying (LPV) systems with UI and Gaussian noises, a new minimum variance observer is proposed. It equals the existing ones in terms of performance, but overpasses them by its simplicity of implementing and by the existence of an associated stability result. For linear switching systems with Gaussian noises, UI and unknown switching sequence, a first minimum variance estimator is provided. For non linear systems, a new UI Extended Kalman Filter is provided: it generalizes existing results to the case the measurement equation possesses both linear and nonlinear parts. An application for aerospace navigation is proposed. For LTV or LPV systems with UI and finite energy perturbations, an H∞ observer is given : it generalizes and unifies some existing results. The second part focuses on guaranteed set observers. If the perturbations affecting the dynamical system are bounded,several interval observers are provided. For LPV systems with UI, it generalizes some existing results by relaxing a rank condition widely used for UI decoupling. For linear switching systems without or with UI, it provides an interval observer in the case the switching sequence is unknown, which has not been done before. Finally, a new algebraic observer for interval estimation is proposed.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 septembre 2023) / L'industrie forestière canadienne joue un rôle majeur dans l'économie du pays et les forêts canadiennes représentent une source importante de bois à l'échelle mondiale. Dans ce contexte, le triage et le transport du bois revêtent une grande importance pour assurer le bon fonctionnement de la chaîne de valeur forestière. Ce projet de recherche vise à explorer différentes stratégies de triage dans les secteurs forestiers, dans le but de mieux coordonner l'approvisionnement en bois avec les besoins spécifiques des usines de transformation. Pour atteindre cet objectif, nous avons développé un modèle d'optimisation basé sur la programmation mathématique, en plus d'un outil de traitement de données permettant de traiter les données reçues de notre partenaire industriel et de former des fichiers de données pour alimenter notre modèle d'optimisation. Ce modèle permet d'évaluer la rentabilité des différentes stratégies de triage pour fournir par la suite la meilleurs distribution des méthodes de triage dans les zones de récolte forestière. Des expérimentations ont été menées en prenant en compte différents paramètres comme le nombre et le type de piles de bois formées en forêt. Notre étude a permis de mettre sur pied un modèle d'aide à la prise de décision qui facilite le choix des méthodes de triage à utiliser en forêt. Ce modèle prend en compte plusieurs facteurs, dont les types de piles pouvant être formées en forêt, la demande des usines, les distances de transport forêt-usines et les distances inter-usines. Cette recherche constitue donc une contribution intéressante dans le domaine de l'optimisation du triage et du transport du bois, en fournissant une méthodologie solide, un outil de traitement de données et un modèle d'optimisation précis. / The Canadian forest industry plays a significant role in the country's economy, while Canadian forests represent a major source of timber. In this context, wood sorting and transportation are of great importance to ensure the smooth functioning of the forest value chain. This research project aims to explore different sorting strategies in forest sectors in order to better coordinate wood supply with the specific needs of processing mills. To achieve this goal, we developed an optimization model based on mathematical programming, along with a data processing tool to exploit the data received from our industrial partner. This model allows for evaluating the profitability of different sorting strategies to subsequently provide the best distribution of sorting methods in forest harvesting areas. Experiments were conducted, taking into account various parameters such as the number and type of wood piles formed in the forest. Our study has resulted in the development of a decision-making tool that facilitates the selection of sorting methods to be used in the forest. This model takes into consideration several factors, including the types of piles that can be formed in the forest, the demand from mills, the distances for forest-to-mill and inter-mill wood transportation. This research contributes to the field of wood sorting and transportation optimization by providing a robust methodology, a data processing tool, and an accurate optimization model.

« La présente recherche se propose d'analyser la performance des systèmes, performance que l'on mesure par le degré de satisfaction de l'usager, en mettant en parallèle l'objectif visé par les concepteurs et l'exactitude de l'image que les concepteurs ont des usagers. Il semble légitime de penser que, si les concepteurs ont l'intention de satisfaire l'usager réel et que, de plus, l'image qu'ils s'en font correspond à ce que ces usagers sont réellement, la performance d'un système ainsi conçu devrait être supérieure à celle d'un système où aucune des deux conditions précitées n'aurait été rencontrée. »--Pages17-18

« Le succès de l'implantation du SIA exige un certain degré de flexibilité. Le degré requis serait-il fonction de la nature de l'environnement? Cette relation succès-flexibilité-environnement ne manque pas d'un support théorique. Nous en proposons une vérification empirique. Nous avons voulu confirmer l'existence de la relation pour ensuite en examiner la nature. Pour ce faire, il nous est apparu nécessaire de préciser le sens du concept "flexibilité" et d'observer les conditions nécessaires à sa réalisation. La problématique est ensuite élaborée à partir de la littérature traitant de la conception des SIA et des besoins en information. Les hypothèses de la recherche sont formulées. Elles abordent trois aspects de l'implantation des SIA. La première hypothèse porte sur la relation variété de la mémoire - flexibilité du SIA. L'analyse statistique des données nous amène à conclure qu'une corrélation positive ne peut être infirmée entre les deux variables. Les mêmes conclusions peuvent être tirées de l'examen de la deuxième hypothèse qui vérifie le lien environnement - pressions de changement exercées sur le SIA. La performance du SIA est introduite au niveau de la troisième hypothèse; on y examine le lien performance (satisfaction de l'usager) - flexibilité du SIA à l'intérieur du contexte environnemental. L'analyse statistique permet encore de conclure positivement quant à l'existence de la relation. Les résultats, considérés dans leur ensemble, apportent un degré d'évidence satisfaisant; il devient légitime de soumettre la conception à un choix contingent basé sur la flexibilité requise et la turbulence mesurée dans l'environnement de la décision. La description de l'environnement, celui de la décision, fait l'objet d'un chapitre. Nous empruntons la typologie de Tung (1979). L'instrument de mesure développé par ce chercheur est utilisé. La notion de variété utile de la mémoire est présentée, inspirée de la théorie cybernétique (Ashby, 1956) et de la théorie de la décision statistique (Marschack, 1969). Les données portant sur l'environnement ainsi que sur les autres variables ont été recueillies à l'aide de trois questionnaires administrés sous forme d'entrevues structurées. Plus de cent vingt-cinq cadres des secteurs privés et publics ont accepté de se conformer aux exigences du questionnaire. Les résultats obtenus contribueront, nous l'espérons, au développement du cadre théorique en conception de système. Ils pourront éventuellement être appliqués à l'implantation effective des SIA. Ces résultats font apparaître la nécessité d'accentuer la recherche sur des aspects négligés en conception de SIA. Ils nous amènent à suggérer un choix de conception guidé par la nature de l'environnement perçu. Sur le plan pratique, le cadre que nous proposons vise à diminuer le risque inhérent des investissements que l'organisation consent à la production de son information. »--Pages 2-4

Les sites internet et applications mobiles documentant l’accessibilité destinés aux usagers de fauteuil roulant se sont multipliés au cours des dernières années. L’avènement des interfaces multimodales, par l’entremise des systèmes géospatiaux, offre aussi des perspectives prometteuses pour aider les usagers de fauteuil roulant à la planification et navigation de leurs déplacements. Dès lors, des technologies géospatiales d’assistance sont en émergence. On ne connaît cependant pas l’ensemble des critères d’utilisabilité à considérer pour les évaluer malgré l’existence de plusieurs questionnaires standardisés. Cette étude propose de documenter les besoins et exigences des usagers de fauteuil roulant manuel concernant les technologies géospatiales d’assistance puis d’appréhender leur utilisabilité à l’aide du modèle “Matching Person and Technology”. Un examen de la portée a été réalise afin de compiler une liste de critères spécifiques liés aux interfaces utilisateur et aux technologies géospatiales d’assistance à partir de questionnaires standardisés. Une étude transversale à visée exploratoire a été réalisée auprès de 17 usagers de fauteuil roulant manuel afin de rendre explicites leurs besoins et attentes. Ces critères s’ajouteraient à la catégorie des facteurs technologiques du modèle “Matching Person and Technology” pour l’utilisabilité des technologies géospatiales d’assistance: Bluetooth, content, content-clarity, content-color, content-consistency, content-credibility, content-legibility, content-relevance, content-trustworthy, content-understandable, delivery format, ease of navigation, everyday words, functions-expected, functions-integration, graphics, hands-free, input, network externality, structure et time spent waiting. Nos résultats interprétés à l’aide du modèle “Matching Person and Technology” suggèrent que l’utilisation actuelle et la familiarité reliées à une technologie donnée ainsi que les attentes envers le contenu informatif et la transportabilité sont des critères forts importants pour l’adoption des technologies géospatiales d’assistance par les usagers de fauteuil roulant rencontrés. Nos résultats aideront les développeurs d’assistances technologiques et cliniciens à faire des choix éclairés dans le futur. / Websites and mobile applications providing accessibility information for wheelchair users have increased in recent years. The advent of multimodal interfaces, through geospatial systems (route planners and navigation systems), also offers promising opportunities to help wheelchair users plan and then execute movements in the city. Geospatial assistive technologies are now emerging for them. However, the set of usability criteria to consider for evaluating this type of assistive technology is unknown despite the existence of several standardized questionnaires. This study proposes to document the needs and requirements of manual wheelchair users regarding geospatial assistive technologies and then to understand their usability through the "Matching Person and Technology" model. A scoping review was conducted to compile a list of specific criteria related to user interfaces and geospatial assistive technologies from standardized questionnaires. An exploratory crosssectional study has been carried out with 17 manual wheelchair users to make explicit their needs and expectations. As results, these criteria could be added to the technological factors already known via the "Matching Person and Technology" model for the usability of geospatial assistive technologies: Bluetooth, content, content-clarity, content-color, content-consistency, contentcredibility, content-legibility, content-relevance, content-trustworthy, content-understandable, delivery format, ease of navigation, everyday words, functions-expected, functions-integration, graphics, hands-free, input, network externality, structure and time spent waiting. Using the "Matching Person and Technology" model, the results suggest that actual use and familiarity with a given technology, as well as the expectations about information content and transportability, are important criteria for the adoption of geospatial assistance technology by the manual wheelchair users interviewed. Our results will help developers and clinicians to enhance the geospatial assistive technologies, structure the testing experimentations and make attribution recommendations.

Le rôle de la sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT) dans la maladie de Parkinson (MP), et dans des complications motrices induites par son traitement pharmacologique appelées dyskinésies induites par la lévodopa (DIL)s n'est pas bien compris. Cette thèse traite principalement de l'implication des récepteurs 5-HT dans la MP et les DILs chez l'homme et chez le singe MPTP, le meilleur modèle animal de la MP, afin de développer de meilleurs traitements pharmacologiques. Ces recherches peuvent être divisées en quatre parties: 1) Evaluation du récepteur 5-HT₂A par autoradiographie avec la [³H] kétansérine chez des singes contrôles, chez des singes lésés avec le MPTP, chez des singes dyskinétiques traités avec la lévodopa et chez des singes nondyskinétiques traités avec la Lévodopa + cabergoline, un agoniste de récepteur D₂ de longue durée d'action, ou avec CI- 1041, un antagoniste glutamatergique des sous-unité NR₁A/₂B de l'acide N-méthyle-Daspartate (NMDA). 2) Évaluation du récepteur 5-HT₁A par autoradiographie avec le radioligand [³H] 8-OH-DPAT chez des singes lésés avec le MPTP, chez des singes dyskinétiques traités avec la lévodopa et chez des singes faiblement dyskinétiques traités avec la Lévodopa + Ro 61-8048, un inhibiteur de la kynurénine hydroxylase. 3) Évaluation des récepteurs 5-HT₁B par autoradiographie avec le radioligand [³H] GR 125743 chez les mêmes groupes d'animaux que ceux utilisés dans la partie 2. 4) Évaluation des axones 5- HT et de leurs varicosités visualisées par immunohistochimie avec un anticorps dirigé contre le transporteur de 5-HT (SERT) dans le noyau sous-thalamique (NST) chez des patients parkinsoniens et leurs contrôles afin de caractériser l'altération de la distribution régionale de l'innervation 5-HT de cette composante clé des ganglions de la base chez les patients parkinsoniens. Nos résultats ont démontré que le traitement à la Lévodopa augmente la liaison spécifique du récepteur 5-HT₂A dans le noyau caudé et le gyrus antérieur du cortex cingulaire (AcgG), la liaison spécifique du récepteur 5-HT₁A dans le cortex et l'hippocampe et la liaison spécifique du récepteurs 5-HT₁B dans la substance noire pars reticulata, le noyau caudé, le putamen antérieur et le globus pallidus tandis que cette augmentation n'est pas présente chez des singes nondyskinétiques traités à la lévodopa et à la cabergoline ou avec CI-1041 ou avec Ro 61-8048. Une diminution de la liaison spécifique du récepteur 5-HT₁A dans le cortex frontal et une augmentation la liaison spécifique du récepteur 5-HT₁B dans la substance noire pars reticulata chez des singes 11 MPTP ont été observées par rapport aux contrôles. Par ailleurs, une diminution du nombre de varicosités SERT + a été observée dans le NST chez les patients parkinsoniens par rapport aux contrôles et dans le NST chez le patient dyskinétique par rapport à un patient nondyskinétique. Dans l'ensemble, ces résultats fournissent la première description détaillée de l'altération du système sérotoninergique associée à la MP et à la prévention des DILs chez les primates humains et non-humains, en soutenant fortement son implication dans la MP et les DILs.

Le système LiDAR mobile (SLM) est une technologie d'acquisition de données de pointe qui permet de cartographier les scènes du monde réel en nuages de points 3D. Les applications du SLM sont très vastes, de la foresterie à la modélisation 3D des villes, en passant par l'évaluation de l'inventaire routier et la cartographie des infrastructures portuaires. Le SLM peut également être monté sur diverses plateformes, telles que des plateformes aériennes, terrestres, marines, etc. Indépendamment de l'application et de la plateforme, pour s'assurer que le SLM atteigne sa performance optimale et sa meilleure précision, il est essentiel de traiter correctement les erreurs systématiques du système, spécialement l'erreur des angles de visée à laquelle on s'intéresse particulièrement dans cette thèse. L'erreur des angles de visée est définie comme le désalignement rotationnel des deux parties principales du SLM, le système de positionnement et d'orientation et le scanneur LiDAR, introduit par trois angles de visée. En fait, de petites variations angulaires dans ces paramètres peuvent causer des problèmes importants d'incertitude géométrique dans le nuage de points final et il est vital d'employer une méthode d'alignement pour faire face à la problématique de l'erreur des angles de visée de ces systèmes. La plupart des méthodes existantes d'alignement des angles de visée qui ont été principalement développées pour les SLM aériens et terrestres, tirent profit d'éléments in-situ spécifiques et présents sur les sites de levés et adéquats pour ces méthodes. Par exemple, les éléments linéaires et planaires extraits des toits et des façades des maisons. Cependant, dans les environnements sans présence de ces éléments saillants comme la forêt, les zones rurales, les ports, où l'accès aux éléments appropriées pour l'alignement des angles de visée est presque impossible, les méthodes existantes fonctionnent mal, voire même pas du tout. Par conséquent, cette recherche porte sur l'alignement des angles de visée d'un SLM dans un environnement complexe. Nous souhaitons donc introduire une procédure d'acquisition et traitement pour une préparation adéquate des données, qui servira à la méthode d'alignement des angles de visée du SLM. Tout d'abord, nous explorons les différentes possibilités des éléments utilisés dans les méthodes existantes qui peuvent aider à l'identification de l'élément offrant le meilleur potentiel pour l'estimation des angles de visée d'un SLM. Ensuite, nous analysons, parmi un grand nombre de possibles configurations d'éléments (cibles) et patrons de lignes de balayage, celle qui nous apparaît la meilleure. Cette analyse est réalisée dans un environnement de simulation dans le but de générer différentes configurations de cibles et de lignes de balayage pour l'estimation des erreurs des angles de visée afin d'isoler la meilleure configuration possible. Enfin, nous validons la configuration proposée dans un scénario réel, soit l'étude de cas du port de Montréal. Le résultat de la validation révèle que la configuration proposée pour l'acquisition et le traitement des données mène à une méthode rigoureuse d'alignement des angles de visée qui est en même temps précise, robuste et répétable. Pour évaluer les résultats obtenus, nous avons également mis en œuvre une méthode d'évaluation de la précision relative, qui démontre l'amélioration de la précision du nuage de points après l'application de la procédure d'alignement des angles de visée. / A Mobile LiDAR system (MLS) is a state-of-the-art data acquisition technology that maps real-world scenes in the form of 3D point clouds. The MLS's list of applications is vast, from forestry to 3D city modeling and road inventory assessment to port infrastructure mapping. The MLS can also be mounted on various platforms, such as aerial, terrestrial, marine, and so on. Regardless of the application and the platform, to ensure that the MLS achieves its optimal performance and best accuracy, it is essential to adequately address the systematic errors of the system, especially the boresight error. The boresight error is the rotational misalignment offset of the two main parts of the MLS, the positioning and orientation system (POS) and the LiDAR scanner. Minor angular parameter variations can cause important geometric accuracy issues in the final point cloud. Therefore, it is vital to employ an alignment method to cope with the boresight error problem of such systems. Most of the existing boresight alignment methods, which have been mainly developed for aerial and terrestrial MLS, take advantage of the in-situ tie-features in the environment that are adequate for these methods. For example, tie-line and tie-plane are extracted from building roofs and facades. However, in low-feature environments like forests, rural areas, ports, and harbors, where access to suitable tie-features for boresight alignment is nearly impossible, the existing methods malfunction or do not function. Therefore, this research addresses the boresight alignment of a marine MLS in a low-feature maritime environment. Thus, we aim to introduce an acquisition procedure for suitable data preparation, which will serve as input for the boresight alignment method of a marine MLS. First, we explore various tie-features introduced in the existing ways that eventually assist in the identification of the suitable tie-feature for the boresight alignment of a marine MLS. Second, we study the best configuration for the data acquisition procedure, i.e., tie-feature(s) characteristics and the necessary scanning line pattern. This study is done in a simulation environment to achieve the best visibility of the boresight errors on the selected suitable tie-feature. Finally, we validate the proposed configuration in a real-world scenario, which is the port of Montreal case study. The validation result reveals that the proposed data acquisition and processing configuration results in an accurate, robust, and repeatable rigorous boresight alignment method. We have also implemented a relative accuracy assessment to evaluate the obtained results, demonstrating an accuracy improvement of the point cloud after the boresight alignment procedure.