Nous commençons cette thèse par passer en revue l'ensemble épars de la littérature sur les méthodes de partitionnement automatique des séries temporelles financières. Ensuite, tout en introduisant les jeux de données qui ont aussi bien servi lors des études empiriques que motivé les choix de modélisation, nous essayons de donner des informations intéressantes sur l'état du marché des couvertures de défaillance peu connu du grand public sinon pour son rôle lors de la crise financière mondiale de 2007-2008. Contrairement à la majorité de la littérature sur les méthodes de partitionnement automatique des séries temporelles financières, notre but n'est pas de décrire et expliquer les résultats par des explications économiques, mais de pouvoir bâtir des modèles et autres larges systèmes d'information sur ces groupes homogènes. Pour ce faire, les fondations doivent être stables. C'est pourquoi l'essentiel des travaux entrepris et décrits dans cette thèse visent à affermir le bien-fondé de l'utilisation de ces regroupements automatiques en discutant de leur consistance et stabilité aux perturbations. De nouvelles distances entre séries temporelles financières prenant mieux en compte leur nature stochastique et pouvant être mis à profit dans les méthodes de partitionnement automatique existantes sont proposées. Nous étudions empiriquement leur impact sur les résultats. Les résultats de ces études peuvent être consultés sur www.datagrapple.com. / In this thesis we first review the scattered literature about clustering financial time series. We then try to give as much colors as possible on the credit default swap market, a relatively unknown market from the general public but for its role in the contagion of bank failures during the global financial crisis of 2007-2008, while introducing the datasets that have been used in the empirical studies. Unlike the existing body of literature which mostly offers descriptive studies, we aim at building models and large information systems based on clusters which are seen as basic building blocks: These foundations must be stable. That is why the work undertaken and described in the following intends to ground further the clustering methodologies. For that purpose, we discuss their consistency and propose alternative measures of similarity that can be plugged in the clustering methodologies. We study empirically their impact on the clusters. Results of the empirical studies can be explored at www.datagrapple.com.

Les changements dans le contexte du traitement radar aéroporté impliquent de plus en plus d'améliorations qui justifient la recherche d'une alternative au filtrage adapté, qui est le processus utilisé classiquement pour estimer les paramètres des cibles détectées. Le Compressed Sensing ouvre la perspective d'un nouveau traitement, également efficace dans les configurations de cibles multiples, avec de meilleures performances de suivi et de reconnaissance que l'approche classique. Nous cherchons à appliquer ce traitement aux formes d'onde dites à évasion de fréquence. Le choix intégral des paramètres de définition du signal transmis déterminee entièrement la matrice de mesure de la procédure du Compressed Sensing, laquelle solution fournit toutes les informations recherchées sur la scène observée. Pour chaque signal à évasion de fréquence, et d'amplitude constante, la matrice de mesure correspondante est obtenue en extrayant certaines lignes d'une matrice de Fourier étendue particulière, la matrice de Fourier 2D. La construction de la génération de la matrice de mesure est importante car le succès de la reconstruction dépend des propriétés algébriques de cette matrice. / Changes in the context of airborne radar processing implie more and more improvements that justify to look for an alternative to Matched Filtering, the process conventionally used to estimate the parameters of detected targets. Compressed Sensing suggests a new treatment, also performing in multi-target cases, with better tracking and recognition performances than classical approach. We seek to apply this treatment to step frequency waveforms. The whole choice of definition parameters for the transmitted signal entirely builds the measurement matrix of the Compressed Sensing procedure which solution gives all the sought information of the observed scene. For each step frequency signal with constant amplitude, the resulting measurement matrix is obtained by extracting some lines from a particular extended Fourier matrix, the 2D Fourier matrix. The construction of the measurement matrix generation is important since the success of the reconstruction depends on the algebraic properties of this matrix.

De nos jours, certaines applications multimédias embarquées tel que la visiophonie, l'internet à haut débit, etc., de par leur limitations en capacitée dues aux efets introduits par les canaux de transmission, requierent des traitements numériques ecaces des signaux recus. La turbo detection semble prometteuse pour ce genre de demande. Elle permet d'exploiter la totalitée de l'information mise à la disposition du récepteur. Cependant, ses performances pour des canaux fortement dégrades, dependent largement de l'estimation des paramètres du milieu de transmission. Sa complexité calculatoire est liée aux modules échangeant les informations extrinseques. Dans ce contexte, cette thèse cible la conception et l'analyse des récepteurs iteratifs de faible complexitée destinées à la transmission des symboles codés dans les canaux de Rayleigh multi trajets à évanouissements rapides, inconnus au récepteur. Nous nous interessons dans la première partie de la thèse à la turbo égalisation dans le contexte mono usager : nous proposons et analysons une architecture iterative de faible complexité, intégrant l'égalisation, le décodage et l'estimation de la réponse impulsionnelle du canal et ses statistiques. Grâce à des outils semi analytiques, nous expliquons l'in- uence des paramètres du milieu de propagation sur le turbo détecteur et justions le choix des modules realisant le meilleur compromis complexite/performances. D'autre part, nous demontrons que l'architecture proposee s'adapte bien aux milieux severement perturbes dont la reponse impulsionnelle et les statistiques sont inconnues au recepteur. Dans la seconde partie, nos travaux de recherche portent sur la turbo detection multi usagers pour une liaison montante d'un systeme DS-CDMA asynchrone. Nous etudions deux situations. Dans la premiere, le recepteur est equipe d'une seule antenne. Nous proposons et evaluons une architecture iterative constituee de modules de faible complexit e, joignant la detection multi usagers, le decodage et l'estimation des canaux de transmission. Quant a la deuxieme situation, nous exploitons le principe de diversite d'antennes en reception et etendons les modules de l'architecture proposee au contexte multi antennes. Nous demontrons par simulation que l'architecture proposee permet d'eradiquer les interferences occasionnees par les milieux de propagation sans augmenter de maniere significative le rapport signal a bruit. / Beyond their capacity limitations due to the transmission channels efects, nowadays, some embarked multimedia applications such as video telephony, broadband internet, etc., require ecient digital processing of the received signals. Turbo detection is a promising method to address these requirements. It allows exploiting all the available information at the receiver. However, its performance for the severe channels is highly dependent on the transmission parameter estimation. Its computational complexity is mainly due to the SISO modules. In this context, this thesis study the design and analysis of low complexity iterative receiver for the coded symbols over unknown fast fading multipath Rayleigh channels. In the first part of the thesis, we investigate the SISO turbo equalization for single user : we propose and analyze an iterative low complexity architecture, including equalization, decoding and channel estimation with its statistics. Using semi analytical tools, we explain the propagation efect on the turbo equalizer and justify the choice of modules realizing the best complexity/performance compromise. Furthermore, we demonstrate that the proposed architecture is efective in severe channel conditions where the impulse response and statistics are unknown to the receiver. In the second part, our research focuses on multi-user turbo detection for uplink asynchronous DS-CDMA systems. Two situations are considered. For the first one, the receiver has a single antenna. We propose and evaluate an iterative architecture involving lower complexity modules, handling multi-user detection, decoding and channels estimation. As for the second situation, we use the receiver diversity principle and we extend the proposed architecture modules to the multi antennas context. Simulation results showed that the proposed architecture eliminate almost all the interference caused by the channel without increasing significantly the required signal to noise ratio.

Dans ce projet, nous présentons une méthode nouvelle et précise d’estimation de la direction et des délais d’arrivée dans un environnement à trajets multiples, à des fins d’estimation de canal. Récemment, les méthodes de super-résolution ont été largement utilisées pour l’estimation à haute-résolution de la direction d’arrivée (DOA) ou de la différence de temps d’arrivée (TDOA). L’algorithme proposé dans ce travail est applicable à l’estimation d’un canal espace-temps pour des systèmes de traitement spatio-temporel qui emploient la technologie hybride DOA / TDOA. L’estimateur est basé sur l’algorithme MUSIC classique pour trouver la DOA et en profitant d’un simple corrélateur, il est possible de trouver le retard de chaque arrivée. Il est pertinent d’associer chaque angle à son propre retard pour être capable d’estimer les caractéristiques du canal quand nous ne connaissons pas la séquence transmise par l’émetteur. Pour ce faire, nous proposons une formation de faisceaux (voix) très simple et optimale par l’application du MVDR (Maximum Variance Distortion-less Response). Cette formation de faisceaux maximise le signal desiré par rapport aux autres signaux. Après détermination de l’angle d’arrivée par l’algorithme MUSIC, nous appliquons l’algorithme de formation de faisceaux MVDR pour obtenir le signal qui est reçu par le réseau d’antennes pour une direction. Ce signal est corrélé avec les autres signaux correspondants aux autres directions d’arrivée. Les pics dans les figures ainsi obtenues montrent le décalage temporel de chaque source par rapport à celle obtenue par la formation de faisceaux MVDR. La soustraction du plus petit décalage, correspondant au premier signal reçu à chaque décalage temporel, nous donne le temps d’arrivée de chaque source. Pour être plus précis, nous pouvons choisir la moyenne des vecteurs des délais estimés, chacun étant obtenu à partir d’une angle pour l’algorithme MVDR. / In this project, we present a novel and precise way of estimating the direction and delay of arrivals in multipath environment for channel estimation purposes. Recently, super-resolution methods have been widely used for high resolution Direction Of Arrival (DOA) or Time Difference Of Arrival (TDOA) estimation. The proposed algorithm in this work is applicable to space-time channel estimation for space-time processing systems that employ hybrid DOA/TDOA technology. The estimator is based on the conventional MUSIC algorithm to find the DOA and by using a simple correlator it is possible to find the delay of each arrival. It is of interest to associate each angle to its proper delay to be able to estimate the characteristics of the channel when we have no knowledge about the transmitted sequence. To do this, we suggest a very simple and optimal beamforming method by performing Maximum Variance Distortion-less Response (MVDR). This beamforming maximizes the desired signal in the desired direction compare to the other signals that come from other directions. After finding the DOAs by MUSIC algorithm and selecting our desired direction, we obtain the signal from this direction by applying MVDR beamforming. Then, we perform a correlation between this signal and the others incoming signals from other directions. The peaks in the simulation figures illustrate the delay between each source with the obtained signal from MVDR. If we subtract the delay of the first arrival (the smallest delay in time), from the delays indicated in the figures, we can obtain the delay of each arrival. To be more precise, the mean of these estimated TOAs vector follows the exact TOA of each source.

Le développement rapide de la technologie des télécommunications à entrées et à sorties multiples MIMO met la caractérisation et modélisation de canaux sans fil dans une nouvelle perspective. Des recherches additionnelles sur la caractérisation et la modélisation de canaux sont nécessaires pour les déploiements de ces systèmes MIMO. En outre, de nouvelles techniques de caractérisation et de modélisation des canaux sont nécessaires pour faciliter la recherche sur la caractérisation et modélisation du canal MIMO. Trois contributions majeures sont présentées dans cette thèse. Tout d'abord, nous proposons une représentation généralisée et systématique des systèmes et des canaux sans fil dans les domaines spatio-temporels. Celle-ci peut être interprétée comme une extension des travaux de Bello [1, 2] et une généralisation des concepts introduits dans la littérature récente sur les canaux multiples. Dans ce cadre théorique, on propose un ensemble de seize fonctions noyau (kernel) et huit fonctions système et un ensemble de huit fonctions noyau dans le contexte de systèmes pratiques : ceux-ci sont définis dans le temps, la fréquence, l'espace et le vecteur d'onde pour la caractérisation du canal et du système MIMO. L'utilisation du cadre pratique est illustrée par une série d'exemples en utilisant des mesures basées sur des signaux de télévision numérique ATSC aux fréquences UHF. Les résultats étudiés comprennent les fonctions noyau spatiales mesurées, les spectres reçus dans le vecteur d'onde pour les canaux de liaison descendante et les fonctions de corrélation spatiale pour les canaux de liaison montante Deuxièmement, une nouvelle technique de mesure du signal dans l'espace et dans le temps, ainsi qu'une technique d'estimation du spectre dans le domaine des vecteurs d'onde et en fréquence sont proposées. La technique proposée permet de caractériser un grand réseau d'antenne virtuel à partir d'un nombre limité d'éléments d'antenne en déplaçant les éléments d'antenne le long d'une trajectoire prédéfinie. Une technique d'étalonnage est également proposée pour estimer le spectre de vecteur d'onde des signaux mesurés. Le compromis de cette technique est une faible précision de l'estimation si l'étalement des angles d'arrivée est trop grande. Les performances d'estimation du spectre sont évaluées par une série de simulations. Troisièmement, une vision globale du phénomène Doppler est présentée du point de vue de la technique de caractérisation proposée. Les spectres de Doppler, provoques par la mobilité des diffuseurs sous différentes distributions de vitesse de diffuseur, sont étudiés en profondeur. Ces résultats s'appliquent au scénario sans fil fixe pour lesquel l'émetteur et le récepteur sont fixes, tandis que les diffuseurs sont mobiles. Les modèles analytiques sont comparés avec les courbes empiriques, extraites d'autres publications dans la littérature, afin de valider la méthode proposée. Les résultats obtenus montrent que notre modèle théorique, pour un distribution exponentielle de vitesse de diffuseur, suit de près les courbes mesurées dans les canaux à variations lentes. En outre, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour les canaux à variations rapides, par exemple, lorsque les voitures en mouvement sont considérées comme des diffuseurs mobiles.

L'objectif de ce projet est de concevoir et d'optimiser un système radio-sur-fibre, basé sur OFDM, incluant un nouveau beamformer optique avec une capacité de déplacer les points nuls appropriés pour les réseaux locaux sans fil. Dans le premier chapitre, nous présentons les définitions et les connaissances nécessaires à la compréhension du présent mémoire. Nous introduisons le concept de manipulation de phase et de délai dans le but d'orienter un faisceau. Nous expliquons l'idée générale derrière la formation de faisceau électrique et optique, le concept de beamformer et quelques-uns de ses avantages pour les systèmes de communication sans fil avancés. Comme démonstration expérimentale de la formation de faisceau, nous avons fait le design et fabriqué un réseau d'antennes à l'aide de technologie à microstrip. Dans le second chapitre, nous présentons la procédure du design à un élément, la technique d'adaptation d'impédance et certains éléments additionnels qu'il est nécessaires de considérer lors de la fabrication du réseau d'antennes. Dans le troisième chapitre, nous étudions les diverses techniques de la formation de faisceau. Nous débutons par présenter les avantages et les désavantages des méthodes déjà existantes. Par la suite, le coeur du projet, qui concerne le contrôle indépendant de l'amplitude et de la phase de chaque canal, est introduit. La description du design et la comparaison entre les résultats numériques et expérimentaux démontrent la faisabilité du système. Également, l'impact de ces filtres optiques sur la qualité du signal transmis est étudié. Dans ce mémoire, nous avons considéré le format de modulation IEEE 802.11 comme étant le plus sophistiqué et celui le plus couramment utilisé dans le domaine des réseaux locaux sans fil. Dans le dernier chapitre, nous présentons des résultats de patrons de radiation mesurés, obtenus en combinant le beamformer au réseau d'antennes dans un lien de radio-sur-fibre optimisé. Une discussion concernant les avantages, les désavantages et les travaux futurs permettant d'améliorer ce prototype concluront ce mémoire. / The objective of this research is to implement an optimized OFDM-based radio-over-fiber system including a novel optical null-steering beamformer well-suited for wireless-local-area-network applications. In the first chapter we provide definitions and background that we will need in presenting our research results. We introduce delay and phase manipulations for steering the beam di-rection. We explain the general idea behind electrical and optical beamformers. We introduce the concept of null-steering beamformer and some of its capabilities in advanced wire-less systems. For the experimental demonstration of the null-steering beamforming, we have fabricated a phased-array-antenna using microstrip technology. In the second chapter, we discuss the design procedure for a single element radiator, its matching technique and introduce related considerations to array fabrication. In the third chapter, we study optical beamforming techniques. First, we review some previously proposed ideas in this area, their advantages and disadvantages. Then, the heart of this optical null-steering beamformer, the independent control over the phase and amplitude for each channel, is introduced. By describing the method of design and its evolution and then by comparing the simulation and measurement results, we demonstrate the feasibility of this system. The impact of these optical filters on the transmitted signal quality is studied. We consider the IEEE 802.11 as one the most sophisticated modulation formats commonly used for wireless-local-area-network applications. In the last chapter, we show the pattern measurement results obtained by combining the null-steering beamformer to the phased-array-antenna in an optimized radio-over-fiber link. A discussion about the advantages, disadvantages and future possible efforts for improving this prototype will conclude the results that we have obtained.

Dans la littérature, les réseaux de Bragg intégrés sur silicium sont relativement simples par rapport à leurs contreparties fibrées. Cependant, la fabrication de réseaux plus élaborés permettrait d’améliorer la capacité de traitement du signal des circuits sur silicium. Cette thèse s’attarde donc aux difficultés encourues lors de la conception, de la fabrication et de la caractérisation de réseaux de Bragg sur silicium ayant une réponse spectrale élaborée. Tout d'abord, afin de caractériser la réponse spectrale complexe des réseaux, l’utilisation de filtrage temporel est proposée afin de supprimer les réflexions parasites. Cela a permis d’utiliser des algorithmes de reconstruction fournissant une caractérisation complète de ces structures. De plus, l’ajout d’un filtrage des hautes fréquences spatiales a permis de réduire considérablement le bruit des mesures. Par la suite, les principales sources de distorsions de la réponse spectrale des réseaux ont été identifiées, soit la rugosité des guides et la variation de leur épaisseur. L’impact de ces phénomènes a été étudié numériquement et analytiquement et, pour la première fois, la longueur de corrélation de ces sources de bruit a été caractérisée expérimentalement sur une longueur suffisante. Finalement, deux techniques permettant de diminuer l’impact de ces phénomènes ont été proposées, ce qui a permis de fabriquer les réseaux de Bragg sur silicium ayant la plus petite largeur de bande publiée à ce jour. Également, nous avons fait les premières démonstrations d’apodisation de réseaux de Bragg utilisant uniquement la phase de ces derniers (c.-à-d. apodisation en phase et par superposition). Contrairement aux techniques déjà proposées, ces dernières ont l'avantage de ne pas introduire de distorsions de l'indice effectif, ils sont plus robuste aux erreurs de fabrication et sont compatibles avec l’apodisation de réseaux à corrugations de très petites amplitudes. Finalement, afin d'augmenter la longueur des réseaux tout en gardant leur dimension compatible avec la taille des puces de silicium, les réseaux ont été courbés en forme de spirale compacte. Pour ce faire, la période des réseaux a été modifiée afin de compenser l'effet de la courbure sur l'indice effectif. Ainsi, nous avons démontré que des réseaux de 2 mm de long pouvaient être intégrés sur une surface de 200 µm x 190 µm sans ajout de dégradation spectrale et, surtout, sans restriction sur la structure du design. Ces résultats sont significatifs, car un contrôle précis de la phase et de l’amplitude des réseaux combinés avec la capacité de fabriquer de réseaux longs sont nécessaire afin de réaliser des filtres optiques intégrés avec des réponses spectrales élaborées. Ainsi, le travail présenté dans cette thèse ouvre la porte à de nouveaux designs à base de réseaux de Bragg. / In the literature, integrated Bragg gratings in Silicon-on-Insulator are relatively simple compared to their fibre Bragg grating counterpart. However, elaborate gratings could improve the signal processing capability of the silicon platform. Thus, this thesis addresses the issues that prevent the design, the fabrication and the characterization of Bragg gratings having elaborate spectral response in the silicon platform. Firstly, in order to precisely characterize Bragg gratings complex spectral response, we proposed to suppress parasitic reflections using temporal filtering. The results obtained with measurement technique, when used with an integral layer peeling algorithm, allowed us to retrieve the amplitude and phase profiles of the grating thus providing a complete characterization of the structure. Moreover, the addition of a low-pass spatial filter allowed improving the characterization process by reducing the measurement noise. Secondly, the main sources of distortion of Bragg gratings spectral response have been identified to be the sidewall roughness and the wafer height fluctuation. An exhaustive study of the impact of these phenomena has been done both numerically and analytically. Furthermore, for the first time, the autocorrelation of these noise sources has been characterized experimentally on a sufficient length. Finally, improvements in the waveguide designs have reduced significantly these effects which allowed the fabrication of Bragg gratings in silicon with the smallest bandwidth published to date. Thirdly, the first demonstration of apodized Bragg gratings using only phase modulation of the structure has been done (i.e. phase apodisation and superposition apodisation). Unlike already published techniques, the later ones have the advantage to be robust to deep-UV lithography and fabrication errors. Furthermore, they do no introduce distortions into the grating phase profile and they are compatible with gratings having small recesses. Finally, in order to increase the grating length while keeping their dimension compatible with the silicon chip size, we proposed to bend them in a compact spiral shape. To do this properly, the curvature impact on the effective index has been modeled and compensated successfully by modifying the grating period. Thus, we have shown that 2 mm long gratings can be integrated on a surface of 200 µm x 190 µm without the addition of spectral degradation and without restrictions on the design structure. These results are of importance because longer grating structures with weaker coupling coefficients and a precise control both on its phase and amplitude are required in order to achieve integrated optical filters with elaborate spectral responses. Thus, we believe that the work presented in this thesis open the door to many new grating-based optical filter designs compatible with integrated optics technologies.

Cette thèse aborde le problème d’estimation des paramètres de signaux d’usagers radio-mobile par traitement avec antenne-réseau. On adopte une approche de traitement théorique rigoureuse au problème en tentant de pallier aux limitations et désavantages des méthodes d’estimation existantes en ce domaine. Les chapitres principaux ont été rédigés en couvrant uniquement les aspects théoriques en lien aux contributions principales, tout en présentant une revue de littérature adéquate sur les sujets concernés. La thèse présente essentiellement trois volets distincts en lien à chacune des contributions en question. Suite à une revue des notions de base, on montre d’abord comment une méthode d’estimation exploitant des statistiques d’ordre supérieur a pu être développée à partir de l’amélioration d’un algorithme existant en ce domaine. On présente ensuite le cheminement qui a conduit à l’élaboration d’une technique d’estimation non linéaire exploitant les propriétés statistiques spécifiques des enveloppes complexes reçues, et ne possédant pas les limitations des algorithmes du second et quatrième ordre. Finalement, on présente le développement relatif à un algorithme d’estimation exploitant le caractère cyclostationnaire intrinsèque des signaux de communication dans un environnement asynchrone naturel. On montre comment un tel algorithme parvient à estimer la matrice de canal des signaux incidents indépendamment du caractère de corrélation spatiotemporel du bruit, et permettant de ce fait même une pleine exploitation du degré de liberté du réseau. La procédure d’estimation consiste en la résolution d’un problème de diagonalisation conjointe impliquant des matrices cibles issues d’une opération différentielle entre des matrices d’autocorrélation obtenues uniquement à partir de statistiques d’ordre deux. Pour chacune des contributions, des résultats de simulations sont présentés afin de confirmer l’efficacité des méthodes proposées. / This thesis addresses the problem of parameter estimation of radio signals from mobile users using an antenna array. A rigorous theoretical approach to the problem is adopted in an attempt to overcome the limitations and disadvantages of existing estimation methods in this field. The main chapters have been written covering only the theoretical aspects related to the main contributions of the thesis, while at the same time providing an appropriate literature review on the considered topics. The thesis is divided into three main parts related to the aforesaid contributions. Following a review of the basics concepts in antenna array processing techniques for signal parameter estimation, we first present an improved version of an existing estimation algorithm expoiting higher-order statistics of the received signals. Subsequently, we show how a nonlinear estimation technique exploiting the specific statistical distributions of the received complex envelopes at the array can be developed in order to overcome the limitations of second and fourth-order algorithms. Finally, we present the development of an estimation algorithm exploiting the cyclostationary nature of communication signals in a natural asynchronous environment. We show how such an algorithm is able to estimate the channel matrix of the received signals independently of the spatial or temporal correlation structure of the noise, thereby enabling a full exploitation of the array’s degree of freedom. The estimation process is carried out by solving a joint diagonalization problem involving target matrices computed by a differential operation between autocorrelation matrices obtained by the sole use of second-order statistics. Various simulation experiments are presented for each contribution as a means of supporting and evidencing the effectiveness of the proposed methods.

La robotique collaborative connaît ces dernières années une forte croissance, grâce à la pertinence de la collaboration entre les humains et les robots dans un même espace de travail. Des applications industrielles se développent, aussi bien dans les grandes multinationales que dans les PME. Dans le contexte d’une chaîne d’assemblage automobile, de nombreuses problématiques se posent pour permettre la collaboration efficace entre robot et opérateur. Un robot collaboratif conçu dans ce cadre est destiné à effectuer des tâches d’assemblages dans des zones à l’accessibilité complexe. Étant à distance, l’opérateur n’aura pas nécessairement de visuel direct sur l’accomplissement de la tâche, et pour éviter des pertes de temps, il est souhaitable que le robot soit capable de vérifier et de valider automatiquement son bon accomplissement. En découle la problématique à l’étude dans ce mémoire, qui est la vérification automatique du bon accomplissement des tâches d’assemblage effectuées par le robot. Afin d’y répondre, une pré-étude est effectuée, visant à déterminer les possibilités en termes de capteurs et d’algorithmes de détection, et permettant de répondre aux besoins et contraintes de General Motors, commanditaire de cette étude. Chaque chapitre du mémoire présente donc un système de détection, composé d’un capteur et d’un ou plusieurs algorithmes de décision. Les différences en termes de traitement du signal et d’algorithme sont présentées et comparées, en s’appuyant sur des expérimentations. Parmi les types d’assemblages sélectionnés par General Motors, ceux utilisés pour la conception et l’expérimentation des solutions sont les assemblages clipsés (« snap fit ») et les assemblages de connecteurs électriques. Le premier chapitre présente une solution fondée sur l’utilisation de photodétecteurs, secondée par un algorithme vérifiant en temps réel les valeurs renvoyées par le photodétecteur. Lorsque cette valeur descend sous une valeur seuil préétablie, l’algorithme déduit que l’assemblage a été correctement effectué. Cette méthode est simple et robuste, ayant obtenu un taux de détection correcte de la situation d’assemblage de 100% lors des phases de tests. Cependant cette robustesse est contrebalancée par le caractère relativement spécifique de la solution et son peu de flexibilité pour l’adaptation à d’autres assemblages. Le second chapitre porte sur un système employant un accéléromètre destiné à enregistrer les différents mouvements survenant lors de l’assemblage. Suit une méthode de traitement du signal obtenu, permettant de caractériser et de différencier les signaux émanant d’assemblages réussis de ceux provenant d’assemblages ratés grâce à des paramètres statistiques. Ces derniers sont finalement récupérés par deux algorithmes de reconnaissance différents, qui sont ensuite comparés. Le premier algorithme consiste à vérifier la correspondance des paramètres statistiques d’un signal avec des valeurs seuil fixées à l’avance. L’autre méthode, issue de l’apprentissage automatique, utilise les Séparateurs à Vaste Marge pour distinguer deux classes : les assemblages réussis et les assemblages ratés. Après expérimentation, il ressort que ces deux méthodes ont des performances assez similaires , de l’ordre de 90%. Ainsi ce sera le contexte et la complexité du signal à étudier qui présideront au choix d’une méthode. Enfin, le dernier chapitre se penche sur l’emploi d’un microphone et de techniques de reconnaissance sonore pour permettre la bonne identification d’un assemblage de connecteurs électriques. Deux méthodes de traitement, la transformée en ondelettes et les Mel Frequency Cepstrum Coefficients (MFCC), sont comparées. La reconnaissance est assurée par un algorithme basé sur les modèles de mélange gaussiens. A l’issue d’essais où les deux prétraitements ont été mis à l’épreuve, en tenant compte de la résistance face au bruit ambiant, il est possible de constater que la transformée en ondelettes présente des performances supérieures aux MFCC, dans le cadre précis de l’étude. La reconnaissance sonore ne nécessitant qu’un son distinct à identifier pour pouvoir fonctionner, cette solution présente un fort potentiel d’adaptation à d’autres types d’assemblages, mais aussi d’autres problématiques. Ces trois systèmes permettent de balayer un certain éventail de possibilités, et les solutions présentées sont amenées à être croisées et bonifiées afin d’aboutir à des systèmes robustes et fiables, aux standards de l’industrie.

Le réseau artériel du système cardiovasculaire (SCV) est composé de deux sous-systèmes, la macrocirculation (artères élastiques et musculaires) et la microcirculation (artérioles et capillaires), qui interagissent afin de permettre une adaptation optimale de l'organisme aux différentes perturbations rencontrées. Avec l'âge et/ou des facteurs de risque comme l'hypertension, des lésions apparaissent au niveau du réseau artériel et le couplage macrocirculation/microcirculation semble avoir un rôle important dans le développement des pathologies vasculaires. Une meilleure appréhension de ce couplage pourrait permettre de mieux comprendre les processus physiopathologiques de certaines maladies vasculaires. Nous avons ainsi étudié les interactions entre la macrocirculation et la microcirculation sanguines à l'aide de deux approches : (1) l'analyse et le traitement de signaux physiologiques, (2) la construction d'un modèle du SCV. Suite à l'acquisition simultanée de signaux issus du coeur, de la macrocirculation et de la microcirculation, chez des sujets sains, nous avons mis en oeuvre différents concepts de traitement du signal (analyse spectrale, analyse multifractale, entropie multi-échelle) qui nous ont permis de mettre en évidence de potentielles relations entre la macrocirculation et la microcirculation sanguines. Parallèlement, nous avons développé un modèle du SCV capable de prédire les courbes de pression et de débit dans les réseaux macrocirculatoire et microcirculatoire. Ce modèle permet, en outre, d'observer les interactions entre la macrocirculation et la microcirculation dans des conditions normales et pathologiques.