On se place dans le cadre du traitement des signaux audio multicanaux et multi-sources. À partir du mélange de plusieurs sources sonores enregistrées en milieu réverbérant, on cherche à estimer les réponses acoustiques (ou filtres de mélange) entre les sources et les microphones. Ce problème inverse ne peut être résolu qu'en prenant en compte des hypothèses sur la nature des filtres. Notre approche consiste d'une part à identifier mathématiquement les hypothèses nécessaires sur les filtres pour pouvoir les estimer et d'autre part à construire des fonctions de coût et des algorithmes permettant de les estimer effectivement. Premièrement, nous avons considéré le cas où les signaux sources sont connus. Nous avons développé une méthode d'estimation des filtres basée sur une régularisation convexe prenant en compte à la fois la nature parcimonieuse des filtres et leur enveloppe de forme exponentielle décroissante. Nous avons effectué des enregistrements en environnement réel qui ont confirmé l'efficacité de cet algorithme. Deuxièmement, nous avons considéré le cas où les signaux sources sont inconnus, mais statistiquement indépendants. Les filtres de mélange peuvent alors être estimés à une indétermination de permutation et de gain près à chaque fréquence par des techniques d'analyse en composantes indépendantes. Nous avons apporté une étude exhaustive des garanties théoriques par lesquelles l'indétermination de permutation peut être levée dans le cas où les filtres sont parcimonieux dans le domaine temporel. Troisièmement, nous avons commencé à analyser les hypothèses sous lesquelles notre algorithme d'estimation des filtres pourrait être étendu à l'estimation conjointe des signaux sources et des filtres et montré un premier résultat négatif inattendu : dans le cadre de la déconvolution parcimonieuse aveugle, pour une famille assez large de fonctions de coût régularisées, le minimum global est trivial. Des contraintes supplémentaires sur les signaux sources ou les filtres sont donc nécessaires.

Au début des années 90, l'apparition de nouvelles méthodes de cryptanalyse a bouleversé la sécurité des dispositifs cryptographiques. Ces attaques se basent sur l'analyse de consommation en courant lorsque le microprocesseur d'une carte est en train de dérouler l'algorithme cryptographique. Dans cette thèse nous explorons, principalement, les attaques template, et y apportons quelques améliorations pratiques notamment par l'utilisation de différentes techniques de traitement du signal. Nous commençons par étudier l'efficacité de ces attaques sur des mises en oeuvre matérielles non protégées, et explorons au fur et à mesure quelque modèles de fuite d'information. Après cela, nous examinons la pertinence du cadre théorique sur les attaques par profilage présenté par F.-X. Standaert et al. à Eurocrypt 2009. Ces analyses consistent en des études de cas basées sur des mesures de courant acquises expérimentalement à partir d'un accélérateur cryptographique. À l'égard de précédentes analyses formelles effectuées sur des mesures par " simulations ", les investigations que nous décrivons sont plus complexes, en raison des différentes architectures et de la grande quantité de bruit algorithmique. Dans ce contexte, nous explorons la pertinence des différents choix pour les variables sensibles, et montrons qu'un attaquant conscient des transferts survenus pendant les opérations cryptographiques peut sélectionner les distingueurs les plus adéquats, et augmenter ainsi son taux de succès. Pour réduire la quantité de données, et représenter les modèles en deux dimensions, nous utilisons l'analyse en composantes principales (ACP) et donnons une interprétation physique des valeurs propres et vecteurs propres. Nous introduisons une méthode basée sur le seuillage de la fuite de données pour accélérer le profilage ainsi que l'attaque. Cette méthode permet de renforcer un attaquant qui peut avec un minimum de traces, améliorer 5 fois sa vitesse dans la phase en ligne de l'attaque. Aussi, il a été souligné que les différents modèles utilisés, ainsi que les échantillons recueillis durant la même acquisition peuvent transporter des informations complémentaires. Dans ce contexte, nous avons eu l'occasion d'étudier comment combiner au mieux différentes attaques en se basant sur différentes fuites. Cela nous a permis d'apporter des réponses concrètes au problème de la combinaison des attaques. Nous nous sommes concentrés également sur l'identification des problèmes qui surgissent quand il y a une divergence entre les templates et les traces attaquées. En effet, nous montrons que deux phénomènes peuvent entraver la réussite des attaques lorsque les templates sont obsolètes, à savoir, la désynchronisation des traces, et le redimensionnement des traces en amplitudes. Nous suggérons deux remèdes pour contourner ce type de problèmes : le réajustement des signaux et la normalisation des campagnes d'acquisitions. Finalement, nous proposons quelques méthodes du traitement du signal dans le contexte des attaques physiques. Nous montrons que lorsque les analyses sont effectuées en multi-résolution, il y a un gain considérable en nombre de traces nécessaires pour récupérer la clé secrète, par rapport à une attaque ordinaire.

L'amplificateur de puissance est le module le plus critique dans les équipements de communication radio. Il détermine la qualité de la liaison par sa linéarité et a une contribution conséquente dans la consommation de l'émetteur ; environ 60% de l'énergie consommée est consacré à l'amplification. Il est donc crucial de le faire fonctionner avec un rendement énergétique élevé. Cependant, ces deux spécifications principales de l'amplificateur que sont la linéarité et le rendement énergétique sont antagoniques. Par conséquent, la conception d'un module d'amplification de puissance suppose de trouver un compromis entre la linéarité et le rendement. L'optimisation de ce compromis est la raison d'être des techniques de linéarisation d'amplificateurs et d'amélioration du rendement, parmi lesquelles la prédistorsion numérique (DPD) et les techniques de réduction du PAPR du signal (CFR).Le cœur de cette thèse est la linéarisation d'amplificateurs RF haute-puissance et large-bande par prédistorsion numérique (DPD). Dans ces travaux, nous abordons trois problématiques liées à la prédistorsion et qui constituent des verrous technologiques importants. Le premier aspect concerne l'implémentation de la prédistorsion numérique dans un contexte multi-bande où le signal à linéariser comporte plusieurs formes d'ondes, situées à des fréquences différentes. La seconde problématique est l'utilisation conjointe de la prédistorsion avec une technique de CFR. Dans la majorité des applications haute-puissance, les techniques de DPD et de CFR sont présentes de manière complémentaire, cependant elles sont utilisées de façon autonome et disjointe. Celles-ci gagneraient en performances de linéarisation en étant implémentées de manière plus concertée. . Le dernier thème abordé par cette thèse est l'effet des désadaptations d'impédance de l'antenne sur le mode de fonctionnement de l'amplificateur. La variation de l'impédance d'antenne entraine des réflexions de signal vers l'amplificateur qui modifient ses spécifications de linéarité et de rendement. Nous améliorons la linéarité du système DPD + AP, lorsque l'amplificateur est soumis à des variations de l'impédance à sa charge, grâce à une correction adaptative de gain / Power amplifier is one of the most critical element within radiocommunications systems. The PA is their main source of nonlinearities and it has a great contribution on the emitter's power consumption. Running the PA with highest power efficiency is thus as crucial as having it linear for a good communication quality. However these two specifications of the PA are antagonistic and PA manifacturers need to find a compromise between linearity and power efficiency. Digital Predistortion (DPD) and Crest factor Reduction techniques are intended to improve power efficiency while preserving linearity or inversely. Linearization of wideband RF power amplifiers using Digital Predistortion is the focus of this thesis. Three DPD issues are investigated in these works. The first issue deals with multiband linearization where signals with various waveforms located at different frequency bands are amplified. The second objective of this thesis is to study a concurrent DPD/CFR systems based on an automatic estimation of the necessary CFR gain. The last part of this dissertation deals with PA linearization under antenna load variations. Indeed, the impedance of antenna may vary because of electromagnetic objects that are present in its vicinity. Those impedance variations may instigate signal reflections toward the PA, that modify some of its main specifications (linearity, delivered power and efficiency). Our goal in this field is to preserve DPD linearization performances under antenna load mismatch

Cette thèse s'articule autour de deux axes de recherche. Le premier axe aborde les aspects méthodologiques liés au traitement temps-fréquence des signaux issus d'un radar FMCW (à onde continue modulée en fréquence) dans le contexte de la mesure des déplacements fins. Le second axe est dédié à la conception et à la validation d'une chaîne de traitement des images RSO (radar à synthèse d'ouverture) satellitaire. Lorsqu'un maillage 3D de la structure envisagée est disponible, les traitements proposés sont validés par l'intercomparaison avec les techniques conventionnelles d'auscultation des grands ouvrages d'art.D'une part, nous étudions la correction de la non-linéarité d'un radar FMCW en bande X, à courte portée, conçu pour la mesure des déplacements millimétriques. La caractéristique de commande non linéaire de l'oscillateur à large bande, entraine une perte de résolution à la réception. Afin de pallier cet inconvénient, nous avons développé deux méthodes basées sur le ré-échantillonnage temporel (time warping) dans le cas des signaux à large bande non-stationnaires. La première approche estime la loi de fréquence instantanée non linéaire à l'aide de la fonction d'ambiguïté d'ordre supérieur, tandis que la deuxième approche exploite la mesure de concentration spectrale du signal de battement dans un algorithme d'autofocus radial.D'autre part, nous proposons un cadre méthodologique général pour la détection et le pistage des centres de diffusion dans les images RSO pour la surveillance des grands ouvrages d'art. La méthode est basée sur la ré-focalisation de chaque image radar sur le maillage 3D de l'infrastructure étudiée afin d'identifier les diffuseurs pertinents par tomographie 4D (distance – azimut – élévation – vitesse de déformation). L'algorithme de ré-focalisation est parfaitement compatible avec les images RSO acquises dans les différents modes (« stripmap », « spotlight » et « sliding spotlight ») : dé-focalisation en azimut suivie par rétroprojection modifiée (conditionnée par la structure temps-fréquence du signal) sur l'ensemble donné des points. Dans la pile d'images ré-focalisées, les centres de diffusion sont détectés par tomographie 4D : test de conformité à l'hypothèse d'élévation zéro dans le plan élévation – vitesse de déformation. La vitesse moyenne correspond au maximum à l'élévation zéro, tandis que la série temporelle des déplacements est obtenue par double différence de phase des amplitudes complexes pour chaque diffuseur pertinent.Nous présentons également les campagnes in situ effectuées au barrage de Puylaurent (et glissement de Chastel) : les relevés GPS, topographiques et LIDAR sol employées au calcul des maillages 3D. La comparaison entre les déplacements mesurés in situ et les résultats obtenus par l'exploitation conjointe de la télédétection RSO satellitaires et les maillages 3D valident la chaîne de traitement proposée. / The thesis is composed of two research axis. The first one consists in proposing time-frequency signal processing tools for frequency modulated continuous wave (FMCW) radars used for displacements measurements, while the second one consists in designing a spaceborne synthetic aperture radar (SAR) signal processing methodology for infrastructure monitoring when an external point cloud of the envisaged structure is available. In the first part of the thesis, we propose our solutions to the nonlinearity problem of an X-band FMCW radar designed for millimetric displacement measurements of short-range targets. The nonlinear tuning curve of the voltage controlled oscillator from the transceiver can cause a dramatic resolution degradation for wideband sweeps. To mitigate this shortcoming, we have developed two time warping-based methods adapted to wideband nonlinearities: one estimates the nonlinear terms using the high order ambiguity function, while the other is an autofocus approach which exploits the spectral concentration of the beat signal. Onwards, as the core of the thesis, we propose a novel method for scattering centers detection and tracking in spaceborne SAR images adapted to infrastructure monitoring applications. The method is based on refocusing each SAR image on a provided 3D point cloud of the envisaged infrastructure and identifying the reliable scatterers to be monitored by means of four dimensional (4D) tomography. The refocusing algorithm is compatible with stripmap, spotlight and sliding spotlight SAR images and consists of an azimuth defocusing followed by a modified back-projection algorithm on the given set of points which exploits the time-frequency structure of the defocused azimuth signal. The scattering centers of the refocused image are detected in the 4D tomography framework by testing if the main response is at zero elevation in the local elevation-velocity spectral distribution. The mean displacement velocity is estimated from the peak response on the zero elevation axis, while the displacements time series for detected single scatterers is computed as double phase difference of complex amplitudes.Finally, we present the measurement campaigns carried out on the Puylaurent water-dam and the Chastel landslide using GPS measurements, topographic surveys and laser scans to generate the point clouds of the two structures. The comparison between in-situ data and the results obtained by combining TerraSAR-X data with the generated point clouds validate the developed SAR signal processing chain. / Teza cuprinde două axe principale de cercetare. Prima axă abordează aspecte metodologice de prelucraretimp-frecvenţă a semnalelor furnizate de radare cu emisie continuă şi modulaţie de frecvenţă (FMCW)în contextul măsurării deplasărilor milimetrice. În cadrul celei de-a doua axe, este proiectată şi validatăo metodă de prelucrare a imaginilor satelitare SAR (radar cu apertură sintetică) ce este destinatămonitorizării infrastructurii critice şi care se bazează pe existenţa unui model 3D al structurii respective.În prima parte a tezei, sunt investigate soluţii de corecţie a neliniarităţii unui radar FMCW în bandaX destinat măsurării deplasărilor milimetrice. Caracteristica de comandă neliniară a oscilatorului debandă largă determină o degradare a rezoluţiei în distanţă. Pentru a rezolva acest inconvenient, au fostelaborate două metode de corecţie a neliniarităţii, adaptate pentru semnale de bandă largă, ce se bazeazăpe conceptul de reeşantionare neuniformă sau deformare a axei temporare. Prima abordare estimeazăparametrii neliniarităţii utilizând funcţii de ambiguitate de ordin superior, iar cea de-a doua exploateazăo măsură de concentraţie spectrală a semnalului de bătăi într-un algoritm de autofocalizare în distanţă.În a doua parte a lucrării, este propusă o metodologie generală de detecţie şi monitorizare a centrilorde împrăştiere în imagini SAR în scopul monitorizării elementelor de infrastructură critică. Metoda sebazează pe refocalizarea fiecărei imagini radar pe un model 3D al structurii investigate în scopul identificăriicentrilor de împrăştiere pertinenţi (ţinte fiabile ce pot fi monitorizate în timp) cu ajutorul tomografiei SAR4D (distanţă-azimut-elevaţie-viteză de deplasare). Algoritmul de refocalizare este compatibil cu imaginiSAR achiziţionate în moduri diferite (« stripmap », « spotlight » şi « sliding spotlight ») şi constă într-odefocalizare în azimut urmată de o retroproiecţie modificată (condiţionată de structura timp-frecvenţă asemnalului) pe modelul 3D al structurii. Ţintele sunt identificate în stiva de imagini refocalizate cu ajutorultomografiei 4D prin efectuarea unui test de conformitate cu ipoteza că centrii de împrăştiere pertinenţivor avea elevaţie zero în planul local elevaţie-viteză. Viteza medie de deformare corespunde maximuluide pe axa de elevaţie nulă, iar seria temporară a deplasărilor se obţine printr-o dublă diferenţă de fază aamplitudinilor complexe corespunzătoare ţintelor identificate.În final sunt prezentate campaniile de măsurători pe teren efectuate la un baraj şi o alunecare de terendin regiunea Puylaurent (Franţa) destinate obţinerii modelului 3D al celor două elemente de infrastructurăprin măsurători GPS, topografice şi LIDAR. Comparaţia între deformările măsurate pe teren şi rezultateleobţinute prin combinarea imaginilor SAR cu modelele 3D au permis validarea metodologiei propuse.

La possibilité de déterminer précisément et de quantifier la composition des milieux biologiques est un défi pour l'imagerie médicale qui permettrait de diagnostiquer certaines maladies ou de mieux étudier les processus physiologiques. La tomographie optique diffuse (DOT) est une technique d'imagerie attrayante qui permet de façon non invasive, non-ionisante et potentiellement avec une grande spécificité de sonder les milieux en profondeur en utilisant la lumière dans le proche infrarouge et de reconstruire en trois dimensions leur composition. Pour obtenir les caractéristiques des chromophores endogènes (oxy- et désoxy-hémoglobine) enfouis dans un milieu très diffusant, une instrumentation optique dans le domaine temporel et multi-longueurs d'onde combinée à un algorithme de reconstruction en trois dimensions a été développée. Des mesures expérimentales ont été menées en géométrie de réflectance en éclairant avec un laser picoseconde un milieu perturbé (contenant une hétérogénéité) et en récupérant, pour plusieurs longueurs d'onde et multi-positions, la lumière rétrodiffusée via deux fibres optiques connectées à deux détecteurs dédiés et couplés à un système de comptage de photon unique. Le traitement des données de ces mesures résolues en temps a été réalisé en supposant que la propagation de la lumière est gouvernée par l'approximation de la diffusion et en utilisant une méthode basée sur la transformée de Mellin-Laplace. Des simulations et des expériences sur une gamme de milieux imitant les milieux biologiques ont démontré que cette technique médicale a le potentiel pour donner des images médicales quantitatives. Nous avons montré que l'on peut déterminer correctement la composition d'objets à 10 mm de profondeur absorbant faiblement. Pour de plus fortes profondeurs et des absorptions plus élevées, la valeur du coefficient d'absorption ou de la concentration est sous-estimée. En outre, l'imagerie multimodale apporte des améliorations dans la précision de la quantification en profondeur et donc peut être une bonne opportunité pour les futures applications cliniques de la DOT. / In medical imaging, the ability to accurately retrieve and quantify the composition of turbid media is challenging and would enable to diagnose some diseases or to better study physiological processes. Diffuse optical tomography (DOT) is an attractive medical imaging technique which permits to probe in depth using near-infrared light and to reconstruct in three dimensions the composition of biological tissues non-invasively, non-ionizing and with potentially high specificity. To obtain endogenous chromophore (oxy- and desoxy-hemoglobin) features in the depth of a highly scattering medium, a multiwavelength time domain optical setup combined to a three-dimensional reconstruction algorithm was developed. Experimental measurements were conducted in reflectance geometry by illuminating a perturbed medium (with a heterogeneity) with a picosecond laser and by collecting, for several wavelengths and multi-positions, the backscattered light via two fibers connected to two dedicated detectors and coupled to a time-correlated single photon counting system. The data processing of these time-resolved measurements and those of a known reference medium was performed by supposing that the propagation of light is governed by the diffusion approximation and using a method based on Mellin-Laplace transform. Numerical and phantom experiments on series of objects similar to biological media demonstrate that this technique has the potential to give quantitative medical images. We have highlighted a correct quantification for the less absorbing objects at 10 mm depth while underestimation results at deeper depths and higher absorptions. Furthermore, the multimodal imaging brings improvements in quantification in depth and thus it can be a good opportunity to DOT for its future clinical applications.

Le spectre radiofréquence (RF) diminue en raison d'une augmentation de la demande d'applications sans fil. Par conséquent, il existe une demande importante de régions de spectre alternatifs pour les communications afin d'incliner le spectre RF conventionnel. Dans ce contexte, les communications optiques sans fil (OWC) sont explorées comme un candidat potentiel pour compléter les communications RF. Le travail actuel se concentre sur les techniques d'atténuation des déficiences et les approches de modulation efficaces en énergie pour OWC. Dans un premier temps, on étudie le rapport de puissance crête à moyenne (PAPR) pour le multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence optique (O-OFDM) et on présente deux techniques de réduction de PAPR orientées vers la décision. La complexité de ces méthodes est comparativement plus faible que celle des autres méthodes de réduction PAPR, tandis que leurs performances sont également analogues à celles des autres alternatives. Deuxièmement, une approche d'accès multiple par répartition en fréquence optique-porteuse unique (O-SCFDMA), appelée O-SCFDMA sans symétrie d'Hermitain (HSFO-SCFDMA) est proposée. Ce dernier évite la symétrie hermiatienne normalement attendue pour d'autres O-OFDM et Approches O-SCFDMA. Les résultats de la simulation affirment que HSFO-SCFDMA est plus efficace que toute autre approche O-SCFDMA pour OWC et manifeste le plus faible PAPR parmi les autres alternatives. Troisièmement, la performance du précodage est analysée pour l'O-OFDM (LACO-OFDM) asymétriquement en couches. Deux types de précodage sont utilisés, à savoir le précodage par transformée de Fourier et le précodage par transformée d'Hartley. Il est établi que le LACO-OFDM précodé a transformée Hartley présente le PAPR le plus faible et est moins vulnérable à la distorsion non linéaire introduite par les diodes électroluminescentes (LED), mais le rapport signale sur bruit (SNR) augmente ( électrique et optique à la fois) en raison de la structure en couches qui est plus élevée que le LACO-OFDM conventionnelle. / The radio-frequency (RF) spectrum is dwindling due to an increase in the demand of wireless applications. Hence, there is substantial demand of alternative spectrum regions for communications to recline the conventional RF spectrum. In this context, optical wireless communications (OWC) is explored as a likely candidate to supplement the RF communications. The current work focuses on impairment mitigation techniques and energy-efficient modulation approaches for OWC. Firstly, the peak-to-average power ratio (PAPR) for optical-orthogonal frequency division multiplexing (O-OFDM) is studied and two decision-directed PAPR reduction techniques are presented. The complexity of these methods is comparatively lower than other PAPR reduction methods, whilst, their performance is likewise analogous with other alternatives. Secondly, an optical-single-carrier frequency division multiple access (O-SCFDMA) approach, referred to as Hermitain symmetry free O-SCFDMA (HSFO-SCFDMA) is proposed, that averts Hermiatian symmetry which is normally expected for other O-OFDM and O-SCFDMA approaches. The simulation results affirm that HSFO-SCFDMA is more efficient than any other O-SCFDMA approach for OWC and manifests the lowest PAPR among the other alternatives. Thirdly, the performance of precoding is analyzed for layered asymmetrically clipped O-OFDM (LACO-OFDM). Two types of precoding are employed, i.e., Fourier transform precoding and Hartley transform precoding. It is established that Hartley transform precoded LACO-OFDM exhibits the lowest PAPR and is less vulnerable to non-linear distortion introduced by the light emitting diodes (LEDs), howbeit, the signal-to-noise ratio (SNR) increase (both electrical and optical) owing to the layered structure is higher than conventional LACO-OFDM.

La synthèse de champs sonores est un domaine de recherche actif trouvant de nombreuses applications musicales, multimédias ou encore industrielles. Dans ce dernier cas, la reconstruction précise du champ sonore est souhaitée, ce qui implique de répondre à un certains nombre de questionnements scientifiques. À l'aide de réseaux de microphones et de haut-parleurs, la captation, la synthèse et la reconstruction précise de champs sonores sont théoriquement possibles. Seulement, pour des applications pratiques, la disposition des haut-parleurs et l'influence acoustique du lieu de restitution sont des facteurs cruciaux à prendre en compte pour s'assurer de la bonne reconstruction du champ sonore.Dans ce contexte, cette thèse de doctorat propose des méthodes et des techniques pour la captation, la transformation et la reconstruction précise de champs sonores en trois dimensions en se basant sur la méthode ambisonique d'ordre élevé. Une configuration sphérique pour le réseau de microphones et de haut-parleurs est proposée. Elle suit un maillage de Lebedev à cinquante points qui permet la captation et la reconstruction du champ sonore jusqu'à l'ordre 5 avec le formalisme ambisonique. Les limitations de cette approche, tel le repliement spatial, sont étudiés en détails.De plus, une opération de transformation du champ sonore est présentée. Elle est établie dans le domaine des harmoniques sphériques et permet d'effectuer un filtrage directionnel avant le décodage pour privilégier certaines directions dans le champ sonore, suivant une fonction de directivité choisie.Pour la reconstruction, une approche originale, également établie dans le domaine des harmoniques sphériques, permet de prendre en compte l'influence acoustique du lieu de restitution, ainsi que les défauts du système de restitution. Ce traitement permet alors d'adapter la synthèse de champs sonores au lieu de restitution, en conservant le formalisme théorique établi en champ libre.Finalement, une validation expérimentale des méthodes et des techniques développées au cours de la thèse est faite. Dans ce contexte, une suite logicielle de synthèse et traitement en temps-réel des champs sonore est développée. / Sound field synthesis is an active research domain with various musical, multimedia or industrial applications. In the latter case, the accurate reconstruction of the sound field is targeted, which involves answering several scientific questions. Using arrays of microphones and loudspeakers, the capture, synthesis and accurate reconstruction of sound fields are theoretically possible. However, for practical applications, the arrangement of the loudspeakers and the acoustic influence of the restitution room are critical factors to consider in order to ensure the accurate reconstruction of the sound field.In this context, this thesis proposes methods and techniques for the capture, transformations and accurate reconstruction of sound fields in three dimensions based on the Higher Order Ambisonics (HOA) method. A spherical configuration for the array of microphones and loudspeakers is proposed. It follows a fifty-node Lebedev grid that enables the capture and reconstruction of the sound field up to order 5 with HOA formalism. The limitations of this approach, such as the spatial aliasing, are studied in detail.A transformation operation of the sound field is also proposed. The formulation is established in the spherical harmonics domain and enables a directional filtering on the sound field prior to the decoding step.For the reconstruction of the sound field, and original approach, also established in the spherical harmonics domain, can take into account the acoustic influence of the restitution room and the defects of the playback system. This treatment then adapts the synthesis of sound fields to the restitution room, maintaining the theoretical formalism established in free field.Finally, an experimental validation of methods and techniques developed in the thesis is made. In this context, a digital signal processing toolkit is developed. It process in real-time the microphones, ambisonics, and loudspeaker signals for the sound field capture, transformations, and decoding.

L’un des défis majeurs relevé par la gravimétrie moderne consiste en la détermination de modèles mathématiques et de cartes numériques du champ de gravité de la Terre dont la fiabilité est identique quelle que soit l’échelle spatiale considérée en domaines terrestre, littoral, marin et sous-marin. Aujourd’hui, les harmoniques de haut degré correspondant aux courtes longueurs d’onde du champ de gravité sont encore affectés de grandes incertitudes de par la diversité et les différences de précision et de résolution des techniques gravimétriques permettant de les atteindre. Le principal obstacle à l’amélioration de la résolution et la précision des modèles vient de ce que les systèmes de gravimétrie et gradiométrie mobiles, seuls instruments qui permettent des acquisitions à précision et à résolution spatiale homogènes, demeurent encore encombrants et gros consommateurs d’énergie, ce qui interdit en particulier leur installation sur des drones terrestres, aériens, navals de surface et sous-marins. L’intérêt de ce type de porteur est de pouvoir opérer des acquisitions très proches des sources ce qui accroît considérablement la restitution des variations locales de la gravité. Le développement d’un nouveau type de capteur gravimétrique à faible encombrement et moindre consommation énergétique apparaît donc indispensable pour répondre à la problématique posée par la mesure des courtes longueurs d’onde du champ de gravité.Dans le cadre de ses activités de recherche en gravimétrie, le Laboratoire de Géomatique et Foncier (Cnam/GeF EA 4630), en collaboration avec le Laboratoire de Recherche en Géodésie (LAREG) de l’Institut National de l’information Géographique et forestière (IGN), le Laboratoire Domaines Océaniques (LDO, UMR CNRS 6538, UBO), l’Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la Mer (IFREMER) et le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM), développe un instrument novateur qui permet la mesure dynamique du champ de gravité terrestre en fond de mer.Le système baptisé GraviMob (système de Gravimétrie Mobile) ne nécessite pas de plateforme stabilisée et se fixe rigidement dans l’habitacle du véhicule porteur, en l’occurrence, un submersible autonome. Le cœur du système est constitué de triades d’accéléromètres, permettant une mesure vectorielle de l’accélération de pesanteur. Un traitement des mesures par filtrage de Kalman, intégrant les données de position et d’orientation du véhicule porteur, réalise la restitution du champ de pesanteur dans un référentiel adapté à son interprétation et son exploitation. Ce prototype instrumental a été expérimenté en Mer Méditerranée au cours de l’année 2016, à l’aplomb de profils gravimétriques de surface acquis antérieurement par le SHOM. La comparaison du signal gravimétrique obtenu en fond de mer avec les données du SHOM indique une répétabilité de la tendance générale du signal gravimétrique à 5 mGal près.Ce manuscrit aborde successivement, l’établissement de l’équation d’observation du système GraviMob, l’étalonnage et l’orientation des accéléromètres du capteur, la stratégie d’estimation du champ de pesanteur par un filtre de Kalman intégrant un modèle d’évolution des composantes du champ de pesanteur et un modèle d’observation tenant compte du bruit de mesure, le traitement et l’analyse des mesures acquises lors de son expérimentation en Mer Méditerranée, puis la comparaison du signal gravimétrique obtenu avec les données de référence. / One of the major challenges of modern gravimetry consists in determining mathematical models and digital maps of the Earth’s gravity field, the reliability of which is identical whatever the spatial scale considered in terrestrial, coastal, marine and submarine domains. Today, the harmonics of high degree corresponding to the short wavelengths of the gravity field are still affected by great uncertainties due to the diversity and the differences in precision and resolution of the gravimetric techniques making it possible to reach them. The main obstacle to improve the resolution and accuracy of models is that gravimetry and gradiometry mobile devices, the only instruments that allow homogeneous precision and spatial resolution acquisitions, are still bulky and energy-intensive, which prohibits their installation on terrestrial, aerial, surface and submarine drones. The interest of this type of carrier is to make acquisitions very close to the sources which considerably increases the restitution of the local variations of the gravity. The development of a new type of gravimetric sensor with small size and lower energy consumption appears therefore essential to answer the problematic posed by the measurement of the short wavelenghts of the gravity field.As part of its research in gravimetry, the Laboratoire Géomatique et Foncier (Cnam/GeF EA 4630), in collaboration with the Laboratory for Research Geodesy (LAREG) of the National Institute for Geographic and Forest Information (IGN), the Oceanic Domains Laboratory (LDO, UMR, CNRS 6538, UBO), the French Research Institute for the Exploitation of the Sea (IFREMER) and the Marine Hydrographic and Oceanographic Service (SHOM), develops an innovative instrument which allows the dynamic measurement of the Earth’s gravity field in the subsea domain.The system, called GraviMob (Gravimetry Mobile System), does not require a stabilized platform and is rigidly attached to the carrier vehicule, in this case an Autonomous Underwater Vehicule (AUV). The heart of the system consists of triads of accelerometers, allowing a vector measurement of the gravity. A Kalman filter, integrating the position and orientation data of the carrier vehicle, performs the estimation of the gravity field in a frame adapted to its interpretation. This instrumental prototype has been tested in the Mediterranean Sea during the year 2016. The comparison of the gravimetric signal obtained near the seabed with the surface gravimetric profiles, previously acquired by the SHOM, indicates a repeatability of the general trend of the gravimetric signal to within 5 mGal.This manuscript deals successively with the establishment of the observation equation of the GraviMob system, the calibration and orientation of the accelerometers, the gravity field estimation strategy by a Kalman filter, integrating an evolution model of the gravity field components and an observation model taking the measurement noise into account, the processing and analysis of the measurements acquired during its experimentation in the Mediterranean Sea, then the comparison of the gravimetric signal obtained with the reference data.

Cette thèse porte sur la création d’algorithmes capables d’identifier les meilleures stratégies de contrôle de dépôt de filtres optiques interférentiels. Nous nous intéressons plus particulièrement au contrôle optique qui est, en règle générale, la méthode la plus précise pour définir les critères d’arrêt de dépôt d’une couche de quelques dizaines à centaines de nanomètres et avec une précision de quelques 0,1%. L’objectif de cette thèse vise donc à prédire le résultat expérimental d’un dépôt ainsi que d’en maximiser le taux de réussite.Trois algorithmes sont alors proposés avec pour objectif premier de pouvoir simuler les dépôts de couches minces de manière précise et statistique, de réduire la quantité de stratégies de contrôle possibles à l’aide de critères théoriques, et enfin de sélectionner la solution amenant au meilleur taux de réussite possible. / The aim of this thesis is the creation of algorithms capable of identifying the best strategies for controlling the deposition of optical interference filters. We are particularly interested in optical monitoring, which is, as a general rule, the most accurate method for defining the deposition triggering criteria of a layer from a few tens to hundreds of nanometers and with an accuracy of about 0.1%. The objective of this thesis is thus to predict the result of a deposition and to maximize its success rate by generating an optimal optical monitoring strategy. A virtual deposition process software has then been created to get closer to the experimental conditions and thus allows to select any optical monitoring strategy Two algorithms are then proposed, one with the objective of reducing the quantity of possible solutions for the monitoring of a filter and a second which is used to select the one with the best sucess rate.

Cette thèse s'intéresse au développement de lois de commande basées sur la perception auditive. Dans le domaine de l'audition robotique, le contrôle du robot à partir d'informations auditives est généralement basé sur des approches de localisation de source sonore. Cependant, la localisation de source en conditions réelles est un tâche complexe à résoudre. En environnement intérieur, les perturbations causées par le bruit, la réverbération ou même la structure du robot peuvent altérer le processus de localisation. Cette tâche de localisation devient encore plus complexe si la source et/ou le robot sont en mouvement. Aujourd'hui, en se restreignant aux systèmes binauraux, la localisation sonore en environnement réel n'est pas encore réalisable de manière robuste. A l'opposé, nous développons dans cette thèse une commande référencée capteurs, l'asservissement sonore, qui ne nécessite pas de localiser la source. Le mouvement du robot est directement reliée à la perception auditive: une tâche de positionnement est réalisée par une boucle de commande, où le mouvement du robot est régi par la dynamique d'indices sonores de bas niveau. Les résultats expérimentaux dans différentes conditions acoustiques et sur différentes plates-formes robotiques confirment la pertinence de cette approche en condition réelle. / This thesis is concerned about the development of a control framework based on auditory perception. In general, in robot audition, the motion control of a robot using hearing sense is based on sound source localization approaches. However, sound source localization under realistic conditions is a significant challenge to solve. In indoor environment perturbations caused by noise, reverberation or even the structure of the robot may alter the localization process. When considering dynamic scenes where the robot and/or the sound source might move, the degree of complexity of source localization raises to a higher level. As a result, sound source localization considering binaural setup is not achievable yet in real-world environments. By contrast, we develop in this thesis a sensor-based control approach, aural servo, that does not require to localize the source. The motion of the robot is straightly connected to the auditory perception: a positioning task is performed through a feedback loop where the motion of the robot is governed by the dynamic of low-level auditory features. Experimental results in various acoustic conditions and robotic platforms confirm the relevance of this approach for real-world environments.