Quotidiennement, des objets orbitant à proximité de la Terre (ou géocroiseurs) impactent cette dernière. Si pour la grande majorité de ces objets, de petites tailles, les conséquences au sol sont nulles (ablation totale lors de l'entrée) ou minimes, cependant lorsque la dimension de l'objet atteint une taille critique (autour de 50m de diamètre), celles-ci peuvent devenir dramatiques. De plus, ceux-ci ont une occurrence d'impact séculaire, donc à l'échelle d'une vie humaine. L'entrée d'un tel objet met en œuvre un nombre important de phénomènes, dont certains sont peu ou pas connus de manière quantifiable et déterministe : AéroThermoDynamique (ATD) de l'écoulement, rayonnement de la couche de choc, ablation de l'objet, fragmentation, vol en formation. De plus la grande variété de conditions d'entrée étudiées (en termes de vitesses d'entrée, de dimensions, de formes, de masses, de compositions physico-chimiques) nécessite une étude paramétrique. Notre thèse est que la phase de rentrée atmosphérique et les phénomènes s'y déroulant, jouent un rôle fondamental dans la prévision des risques d'impact au sol. Ainsi, nous avons quantifié de manière précise ces phénomènes afin d'en établir leurs conséquences pendant la traversée atmosphérique de l'objet puis au sol : nombre et tailles des fragments, empreinte au sol, vitesse(s) d'impact(s), masse(s) finales(s) et énergie cinétique finales avant impact. Une étude préliminaire a permis de faire une étude bibliographique sur le sujet et de mener des simulations ATD de l'écoulement pour différents rayons, vitesses, altitudes et modélisations physico-chimiques. Il est apparu que l'écoulement post-choc était en équilibre thermochimique et rayonnait de façon très importante. De ce fait, des calculs de rayonnement au niveau de la ligne d'arrêt pour différents rayons de nez, vitesses et altitudes ont été effectués, afin de développer une loi analytique permettant d'estimer correctement le flux radiatif de la couche de choc vers la paroi. Cette étude a mis en défaut la représentativité des formules analytiques pré-existantes pour les dimensions et vitesses considérées ici. Du fait des fortes contraintes thermiques auxquels est soumis un géocroiseur au cours de l'entrée, celui-ci perd de la masse par ablation. Deux modélisations (monodimensionnelle et tridimensionnelle) de ce phénomène ont été réalisées, afin d'en évaluer l'incidence en termes de pertes de masses et changements de forme, et donc les conséquences sur la dynamique de vol de l'objet. Une attention particulière a également été portée au phénomène de fragmentation, de l'initiation de la rupture du fait des contraintes mécaniques à la génération de fragments et à leur dynamique d'évolution ou "vol en formation", et l'influence de ce phénomène sur la dynamique de vol. Cette étude a montré l'importance de ce phénomène sur la prévision d'impact au sol, en particulier sur le nombre de fragments impactant et leur énergie cinétique d'impact. De plus, les interactions entre fragments réduisent la dispersion (ou empreinte) au sol. Enfin des simulations de trajectoires monodimensionnelles et tridimensionnelles avec prise en compte des phénomènes d'ablation et fragmentation ont été effectuées sur trois exemples remarquables d'entrée. Elles ont permis de mettre en évidence l'importance des paramètres d'entrée, en particulier la vitesse et l'incidence, dans l'estimation de l'impact au sol. Elles ont également mis en évidence l'influence généralement protectrice de l'atmosphère dans l'estimation de l'impact au sol, en particulier du fait du phénomène de fragmentation, et dans une moindre mesure d'ablation.

L'objectif principal de la thèse est d'étudier le problème d'inférence bayésienne dans les réseaux de capteurs distribués avec un accent particulier sur le compromis entre la précision de l'estimation et la consommation de l'énergie. Nous avons proposé des algorithmes de traitement distribué du signal avec des mesures de capteurs quantifiées. En particulier, cette thèse porte sur l'application des méthodes variationnelles pour résoudre les problèmes de suivi de cibles sous les contraintes d'énergie dans les RCSFs. Le travail a abouti à la résolution de trois problèmes en RCSFs: la quantification intelligente des données des capteurs, la gestion des clusters et l'application de l'optimisation multi-objectifs pour s'accommoder des contraintes énergétiques d'un réseau de capteurs. Les contributions de cette thèse concernent les points suivant: -Estimation des positions de cibles basée sur des mesures quantifiées utilisant des méthodes variationnelles. -Estimation de canal entre les capteurs candidats et le chef de cluster. -Un régime de quantification adaptative sous contraintes de puissance de transmission constante et variable. -Sélection de meilleurs capteurs qui peuvent participer à la collecte de données. -Agrégation sécurisée de données dans le RCSF. -Sélection de chemins de communication optimaux entre les capteurs. -Méthode d'optimisation multi-objectifs dans le RCSF. -Application de la méthode d'agrégation multicritères des données basée sur le systéme multi-agents pour la gestion de crise dans le RCSF.

Les méthodes de trajectographie conventionnelles par mesures d'angle supposent que la source est en mouvement rectiligne uniforme tandis que l'observateur est manoeuvrant. Dans cette thèse, nous remettons en cause cette hypothèse en proposant un autre modèle de cinématique de la source : le mouvement circulaire uniforme. Nous prouvons qu'une telle trajectoire est observable à partir d'un observateur en mouvement rectiligne uniforme. Puis, nous étudions l'apport de mesures additionnelles de fréquence ou la faisabilité de la trajectographie par mesures de distances. Le cas d'une source en mouvement rectiligne uniforme et d'un observateur manoeuvrant est étudié pour ce dernier type de mesures. Chaque cas donne lieu à une analyse de l'observabilité de la trajectoire de la source et à la mise au point de l'estimateur du maximum de vraisemblance. Nous montrons que ce dernier s'avère le plus souvent efficace.

La trajectoire des sondes spatiales, calculée à partir des informations obtenues avec le lien radio, est un outil important pour la conduite des missions spatiales ainsi que pour le test de la loi de gravitation dans le Système Solaire. L'ajout d'un accéléromètre à bord d'une sonde fournit aux scientifiques une information supplémentaire d'un grand intérêt puisqu'il mesure la valeur de l'accélération non-gravitationnelle de la sonde, c'est-à-dire sa déviation par rapport à un mouvement géodésique. Des accéléromètres électrostatiques sont actuellement utilisés sur plusieurs missions de géodésie. Cette thèse est centrée sur le Gravity Advanced Package, un instrument composé d'un accéléromètre électrostatique et d'une platine rotative. Cette évolution technologique permet de faire des mesures d'accélération non-gravitationnelle sans biais. Cela est essentiel pour le succès scientifique d'une mission interplanétaire du point de vue du test de la gravitation. En effet, en mesurant sans biais l'accélération non-gravitationnelle d'une sonde interplanétaire et en utilisant ces mesures dans le processus de restitution d'orbite, il est possible de tester la gravitation de manière non ambiguë. Avec les technologies présentées dans cette thèse, l'accélération non-gravitationnelle d'une sonde spatiale peut être mesurée avec une précision de 1 pm.s^{-2} pour un temps d'intégration de 3 heures. Ces mesures, utilisées conjointement avec les données issues du lien radio, permettent d'obtenir une précision de 10^{-11} m.s^{-2} sur la loi de gravitation avec un arc de 21 jours.

Les détecteurs de vertex sont importants pour les expériences de la physique des particules, car la connaissance de la saveur présente dans un événement deviendra une question majeure dans le programme de physique auprès du Futur Collisionneur Linéaire. Un capteur monolithique à pixels actifs (MAPS) basé sur une structure originale a été proposé. Le capteur est inséparable de son électronique de lecture, puisque les deux sont intégrés sur la même tranche de silicum basse résistivité qui constitue le substrat classique pour une technologie CMOS. La configuration de base est composée uniquement de trois transistors et d'une diode qui collecte par diffusion thermique la charge. Celle-ci est générée dans la couche épitaxiale mince, non-désertée en dessous du circuit de lecture. Cela permet d'obtenir un détecteur mince, de haute résolution, d'une surface entièrement sensible à la radiation et d'un faible coût de fabrication. Les simulations détaillées ont été effectuées en utilisant le logiciel ISE-TCAD pour étudier le mécanisme de collection de charge. Quatre prototypes ont été fabriqués en technologies CMOS submicroniques pour démontrer la viabilité de cette technique. Le gain des pixels a été calibré par irradiation à l'aide d'une source 55Fe et en appliquant la méthode fondée sur la séquence de Poisson. Les prototypes ont été également exposés aux faisceaux de particules de haute énergie au CERN. D'excellentes performances de détection ont été prouvées. Elles s'expriment par un rapport signal sur bruit supérieur à 30, une résolution spatiale de 1.5 μm et une efficacité de détection proche de 100%. Les tests d'irradiation ont démontré une résistance aux flux de neutrons jusqu'a quelques 1012 n/cm2 et une résistance aux rayonnements ionisants jusqu'à quelques centaines kRad. Des idées futures telles que l'amplification du signal sur le pixel, le double échantillonnage ainsi que la conception d'un pixel en mode courrant ont été également présentées.

Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet international Antares dont l'objectif est la construction d'un télescope à neutrinos situé dans un environnement marin au large de Toulon. A de fortes profondeurs, un neutrino a d'autant plus de chance de rentrer en collision avec une molécule d'eau, générant ainsi une réaction en chaîne générant un flash lumineux et une onde sonore. L'objectif de cette thèse est d'étudier cette onde sonore en vue de développer un système capable de détecter le front d'onde correspondant et d'estimer la direction originelle du neutrino<br />Dans un premier temps, l'étude se porte sur le signal acoustique. Deux descriptions issues de la littérature et de récents travaux effectués au CPPM sont confrontées et aboutissent à une modélisation mathématique du signal et du front d'onde.<br />Dans un second temps, plusieurs méthodes de détection sont étudiées, de la plus classique (étude du rapport de vraisemblance) à des méthodes plus récentes (filtrage adapté, classification, etc.). La comparaison expérimentale en situation semi réelle de celles-ci aboutit au choix de la méthode de détection suivante : le FASE (Filtrage Adapté Stochastique Etendu).<br />Enfin, la position et la direction du neutrino sont estimées par un algorithme dérivé de Gauss-Newton. Cet estimateur se base sur la modélisation du déplacement du front d'onde acoustique et sur les informations temporelles de détection fournies par les hydrophones du télescope. De nombreuses configurations sont testées et les performances du système sont évaluées.<br />Une structure d'hydrophone est proposée et une simulation dite "globale" finalise cette thèse. Dans celle-ci, les étapes de détection et d'estimation sont basées sur les résultats obtenus précédemment. Les bruits de mer sont des bruits réels issus de campagnes de mesure et les résultats obtenus valident les travaux de cette thèse.