Les récentes évolutions technologiques des terminaux mobiles tels que les téléphones portables, assistants personnels ou GPS, ont été très importantes. Il est aujourd’hui possible d’af?cher en temps réel des scènes 3D complètes sur de tels appareils. Cependant, les spéci?cités ergonomiques et techniques des appareils mobiles risquent de rendre l’interaction avec l’environnement 3D dif?cile à réaliser ef?cacement. En particulier, les techniques d’interaction 3D développées pour les ordinateurs de bureau risquent de souffrir de l’absence de souris. Dans ce mémoire, nous nous intéresserons aux contraintes et aux spéci?cités des ter- minaux mobiles et étudierons leur in?uence pour des tâches d’interaction 3D. La première partie du mémoire constitue une introduction aux différents domaines abordés dans cette thèse. Nous y dé?nirons le terme de “terminal mobile” et aborderons les spéci?cités technologiques et ergonomique de ces appareils. Nous introduirons également les notions essentielles de géométrie et d’interaction 3D. Nous nous intéresserons dans un second temps à l’interaction 3D avec un contrôle direct, utilisé dans beaucoup d’applications 3D. Dans ce mode d’interaction, les actions de l’utilisateur produisent des modi?cations dans l’environnement 3D en temps réel. Après une analyse de l’existant, nous présenterons nos travaux avec une technique d’inspection de modèles 3D qui utilise des informations telles que la profondeur ou la présence de contours dans l’image a?n de calculer des mouvements de caméra adaptés au contexte. La suite de la deuxième partie sera consacrée à l’étude de l’apport de l’utilisation de deux doigts sur un écran tactile multi-points. La troisième et dernière partie de ce mémoire est consacrée à l’interaction 3D “plani?ée”. Ce mode d’interaction est plus adapté aux contraintes des terminaux mobiles et possède l’avantage d’offrir une interaction d’un plus haut niveau que ne l’offre le contrôle direct. Nous verrons dans cette partie la dé?nition exacte de ce mode d’interaction, ainsi que les différences, les forces et les faiblesses de cettemanière d’interagir avec un environnement 3D. Nous présenterons dans cette partie nos contributions, à savoir une technique de sélection de point 3D utilisable à l’aide des touches de l’appareil, ainsi qu’une technique de placement de caméra simple à utilisermais offrant un contrôle avancé, qui permet aux utilisateurs, novices ou experts, de spéci?er un point de vue à l’aide de quelques gestes simples seulement. / Mobile devices, such as phones, PDAs or GPS, are getting more and more powerful. They are now able to compute and to display 3D scenes in real time. However, mobile devices’ ergonomics and technical limitations may make 3D interaction hard to achieve ef?ciently. In particular, 3D interaction techniques developed for desktop computers may be affected by the lack of mouse. In this thesis, we will study mobile devices’ constraints and speci?cities, and their in?uences on 3D interaction tasks. The ?rst part of this thesis will be an introduction to the domains addressed in this thesis. We will de?ne the term “mobile device” and analyze their technical and ergonomic speci?cities. We will also de?ne some 3D geometry and 3D interaction basis. In the second part of the thesis, we will talk about 3D interaction with direct control, which is used in many 3D applications, where the user’s actions induce modi?cations into the 3D environment in real time. After presenting the related works, we will introduce a 3D inspection technique we have developed. This technique uses depth and contours information in order to compute camera movements adapted to the current context. The following of this second part will be dedicated to a study about bene?ts of using two ?ngers on a multitouch screen. The third part of this thesis is dedicated to “planned 3D interaction”. This kind of control is more adapted to the mobile devices’ constraints and offers a higher level of interaction than direct control. We will de?ne and analyze planned 3D interaction in this part. We will then present our contributions : a key based 3D navigation technique, and a 3D camera positioning technique based on some gestures which allows both expert and novice users to easily specify a point of view.

L'objectif de nos travaux de recherche est de concevoir une architecture simple et efficace veiller à deux exigences suivantes: une grande précision (au niveau de la pièce) ; une adaptation aux plusieurs scénarios. La thèse contribue aux études pour les systèmes de localisation en intérieur en combinant des approches basées sur la caractérisation de mouvement, la communication courte portée et de l'intensité du signal. La combinaison de ces approches proposées permettent de minimiser la défaillance de chacune approche. En effet, notre système de localisation propose une combinaison des technologies qui sont actuellement équipé en terminaux mobiles, y compris la technologie de WLAN, NFC et des capteurs (accéléromètre et magnétomètre). Voici nos trois approches proposées : Premièrement, nous proposons l'approche basée sur NFC-étiquetage qui fournit un service simple et efficace pour une localisation en intérieur. En touchant une étiquette disséminées dans l'environnement intérieur, l'utilisateur peut connaître sa position réelle qui est même à celle d’étiquette. Cette approche est très pratique car la localisation se fait automatiquement en approchant le terminal mobile de l'utilisateur à l’étiquette. L'approche basée sur NFC-étiquetage, cependant, nécessite l'intervention régulière de l'utilisateur qui n'est pas prédictive et donc peut poser des problèmes sur la validité des informations. Alors, l'information de localisation n’est fiable que dans un certain intervalle de temps depuis le dernier étiquetage. La valeur de cet intervalle de temps (ex. t secondes) sera ajustée selon les scénarios de déploiement. Deuxièmement, nous améliorons la qualité de l'approche précédente en développant la deuxième approche basée sur des capteurs qui combine l'accéléromètre et le magnétomètre pour estimer la distance de déplacement de l'utilisateur. Avec l'objectif de permettre à l'utilisateur de tenir son terminal mobile commodément dans la main (multi-positions), la deuxième approche fournit un service de localisation caractérisant le degré de mouvement à l'utilisateur pour déterminer si l'utilisateur est au même endroit depuis le dernier étiquetage. Pour une longue trajectoire, cette approche permet de détecter que l'utilisateur a déjà déplacé à un autre endroit. Finalement, afin de surmonter les inconvénients de deux approches précédentes, nous proposons la troisième approche basée sur l'intensité du signal en utilisant la similarité des conditions radio entre proches voisins. Nous proposons une combinaison de la technologie NFC et WLAN pour construire la cartographie d'intensité du signal. La communication à courte portée NFC permet au système d’obtenir correctement les informations de position. Cette combinaison peut récupérer les données de l'intensité du signal radio à et les attribuer à une position connue sur la cartographie, sans exiger de phases hors ligne pour enregistrer l'intensité du signal radio. / Ubiquitous computing refers to providing a global computing service where the user access seamlessly resources. User tracking is one of the most important location-aware applications for maintaining the service even with the users' mobility.Unlike outdoor localization technologies like GPS, indoor localization systems have to encounter many problems such as interferences from external sources, low cost and low latency infrastructure requirements, and high accuracy in a limited space.Our localization approaches associate with technologies that are currently equipped in mobile devices, including NFC technology and inertial sensors and Wireless LAN. The aim of this thesis is to design simple and effective architecture ensuring two requirements: a high accuracy and an adaptation to the multiple scenarios. Therefore, our proposed system does not address to the fingerprint technique and learning machine algorithms. In this thesis, we propose three approaches as follows:- The NFC-tagging approach is an instant on-the-spot localization with almost zero-latency- A combination of accelerometer and magnetometer in the sensors-based approach permits to characterize the user's movement- The signal-strength-based approach using the similarity of radio conditions between the neighbors can update in real time the radio map for long period localization.We analyze the performance of the proposed approaches based on rigorous simulation and experimentation tests. We then implement the proposed approaches in a wireless testbed with Android smartphone. Although the implementation is not a final product, the current application can be used to evaluate the feasibility and the performance of the proposed approaches.

Un système de transport ferroviaire intelligent est essentiellement caractérisé par son niveau d'autonomie de prise de décision en fonction des conditions qui lui sont extérieurs. Afin de renforcer son intelligence et son autonomie, cette nouvelle génération de systèmes de transport intègre des multiples technologies et standards de communication et de traitement de l'information. L'intégration de ces technologies permet aux opérateurs du transport ferroviaire de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance et d'attirer un plus grand nombre de passagers en leur facilitant l'accès ainsi que l'exploitation du transport ferroviaire tout en leur offrant des nouveaux services à bord. Cependant l'utilisation de plusieurs standards de communication ainsi que l'augmentation du trafic (le nombre de passagers et le nombre de véhicules mis en service) déclenchent un besoin sans précédent des ressources radio, notamment au niveau du spectre fréquentiel. En effet, avec la demande croissante des ressources radio, la Radio Intelligente (RI) se présente comme une technologie émergente qui améliore les performances des systèmes radio existants en intégrant l'intelligence artificielle avec la radio logicielle. / Any intelligent railway transport system is mainly characterized by its autonomy in making decisions in terms of its external conditions. In order to improve its cognition and autonomy, this new generation of transport systems integrates multiple technologies and standards of communication and information processing. The integration of these technologies allows rail operators to reduce operational and maintenance costs and attracts more passengers by making easier rail transport access and use while offering new services on board. However, using multiple communication standards and increasing traffic (number of passengers and vehicles in service) trigger an unprecedented need for radio resources, particularly frequency spectrum. Indeed, with the growing of radio resources demand, Cognitive Radio (CR) is an emerging technology that improves the performance of existing radio systems by the integration of artificial intelligence and software defined radio (SDR).

L'objectif de nos travaux de recherche est de concevoir une architecture simple et efficace veiller à deux exigences suivantes: une grande précision (au niveau de la pièce) ; une adaptation aux plusieurs scénarios. La thèse contribue aux études pour les systèmes de localisation en intérieur en combinant des approches basées sur la caractérisation de mouvement, la communication courte portée et de l'intensité du signal. La combinaison de ces approches proposées permettent de minimiser la défaillance de chacune approche. En effet, notre système de localisation propose une combinaison des technologies qui sont actuellement équipé en terminaux mobiles, y compris la technologie de WLAN, NFC et des capteurs (accéléromètre et magnétomètre). Voici nos trois approches proposées : Premièrement, nous proposons l'approche basée sur NFC-étiquetage qui fournit un service simple et efficace pour une localisation en intérieur. En touchant une étiquette disséminées dans l'environnement intérieur, l'utilisateur peut connaître sa position réelle qui est même à celle d'étiquette. Cette approche est très pratique car la localisation se fait automatiquement en approchant le terminal mobile de l'utilisateur à l'étiquette. L'approche basée sur NFC-étiquetage, cependant, nécessite l'intervention régulière de l'utilisateur qui n'est pas prédictive et donc peut poser des problèmes sur la validité des informations. Alors, l'information de localisation n'est fiable que dans un certain intervalle de temps depuis le dernier étiquetage. La valeur de cet intervalle de temps (ex. t secondes) sera ajustée selon les scénarios de déploiement. Deuxièmement, nous améliorons la qualité de l'approche précédente en développant la deuxième approche basée sur des capteurs qui combine l'accéléromètre et le magnétomètre pour estimer la distance de déplacement de l'utilisateur. Avec l'objectif de permettre à l'utilisateur de tenir son terminal mobile commodément dans la main (multi-positions), la deuxième approche fournit un service de localisation caractérisant le degré de mouvement à l'utilisateur pour déterminer si l'utilisateur est au même endroit depuis le dernier étiquetage. Pour une longue trajectoire, cette approche permet de détecter que l'utilisateur a déjà déplacé à un autre endroit. Finalement, afin de surmonter les inconvénients de deux approches précédentes, nous proposons la troisième approche basée sur l'intensité du signal en utilisant la similarité des conditions radio entre proches voisins. Nous proposons une combinaison de la technologie NFC et WLAN pour construire la cartographie d'intensité du signal. La communication à courte portée NFC permet au système d'obtenir correctement les informations de position. Cette combinaison peut récupérer les données de l'intensité du signal radio à et les attribuer à une position connue sur la cartographie, sans exiger de phases hors ligne pour enregistrer l'intensité du signal radio.

L'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) garantit un compromis optimal entre la transmission haut débit et la robustesse vis-à-vis des canaux multitrajet avec évanouissement. Ce procédé de modulation présente une forte fluctuation de l'amplitude de son enveloppe complexe avec une augmentation du PAPR (Peak-to-Average Power Ratio). En émission, un PAPR élevé oblige l'amplificateur de puissance (PA) à travailler loin de sa zone de saturation afin que le signal d'entrée ne soit pas trop distordu. Par conséquence, le rendement du PA décroît avec une augmentation de sa consommation. Dans un contexte de portabilité (ressource énergétique limitée), l'utilisation de modulations multiporteuses nécessite d'un traitement afin de minimiser cette consommation. La thèse s'insère alors dans ce contexte d'optimisation de la consommation tout en gardant une très bonne qualité du signal reçu. La méthode de réduction du PAPR dite d'écrêtage plus filtrage a été améliorée en donnant lieu à la nouvelle méthode d'écrêtage inversible. Ce système se compose de l'écrêtage « soft » pour la réduction du PAPR, du filtrage pour une ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) acceptable et de l'inversion pour compenser les distorsions dues à l'écrêtage. En présence du canal bruité, l'écrêtage inversible a un gain sur le back-off du PA et donc sur son rendement. Ainsi le gain en consommation a été quantifié à 11% pour les mêmes performances en BER (Bit Error Rate). En outre, une analyse plus approfondie a été réalisée pour l'ACPR et un nouveau paramètre (le N_ACPR) permet de mieux prendre en compte la remontée spectrale des lobes secondaires du spectre de sortie.