L'étude des relations allométriques est depuis longtemps un élément important de la biologie, et ce, pour différentes raisons allant de la prédiction de la taille et du poids d'un individu à l'explication des processus physiologiques qui gouvernent sa croissance. Cette étude compare les relations allométriques qui unissent les différentes parties de la biomasse aérienne de deux espèces phylogénétiquement proches, l'épinette noire et l'épinette blanche. L'étude des relations allométriques des deux espèces d'épinettes a permis de mieux comprendre comment les caractéristiques écologiques du milieu dans lequel croissent les individus affectent leur développement morphologique et comment les traits fonctionnels propres à chaque espèce se reflètent dans leurs relations allométriques. Les résultats permettront de mieux caractériser la distribution de la biomasse aérienne de l'épinette blanche et de l'épinette noire et éventuellement d'utiliser ces relations dans des modèles de croissance à bases fonctionnelles. Ceci permettra de mieux comprendre la croissance et le développement de ces deux espèces écologiquement et économiquement importantes. La thèse porte spécifiquement sur les relations allométriques entre les différentes parties de la cime vivante de l'épinette noire et de l'épinette blanche et sur la biomasse foliaire et sa distribution dans la cime vivante. La thèse porte également sur la relation entre la biomasse foliaire et la superficie d'aubier de l'arbre. L'hypothèse principale soutenant ce travail de recherche est que des différences entre les traits fonctionnels des espèces permettront d'expliquer les différences de relations allométriques et l'influence des conditions de croissance sur ces relations. Afin de répondre à ces questions, un échantillonnage destructif d'épinettes noires et d'épinettes blanches a été effectué sur quatre sites en Alberta, en Ontario et au Québec. La mesure du diamètre des branches vivantes de même que leur positionnement à l'intérieur de la cime vivante a permis de reconstruire la cime vivante des arbres et d'en estimer la longueur et le profile. Un échantillonnage de feuillage a également été réalisé afin d'estimer la biomasse foliaire de l'arbre et sa distribution verticale dans la cime vivante. Finalement, des sections de tiges ont été échantillonnées le long du tronc afin d'estimer la superficie d'aubier à plusieurs endroits de l'arbre. Des régressions linéaires et non linéaires mixtes ont été utilisées afin de paramétrer les relations allométriques. L'étude a permis de constater que la longueur de la cime vivante de l'épinette noire et de l'épinette blanche ne différait pas lorsque les dimensions des arbres et les conditions de croissance étaient prises en compte. Par contre, le profil des deux espèces s'est avéré différent. L'épinette blanche montre une cime plus large dont le profil est plus sensible à la compétition exercée par les autres arbres du peuplement. De plus, l'indice de qualité de station a un effet différent chez les deux espèces laissant supposer une différence en termes d'allocation des ressources. Des différences ont également été remarquées quant à la biomasse foliaire des deux espèces. En présence de conditions de croissance similaires, l'épinette noire supporte une plus grande quantité de feuillage que l'épinette blanche. De plus, l'épinette noire montre une plus grande densité de feuillage. Cette différence pourrait être reliée à la plus grande tolérance à l'ombre de l'épinette noire. Pour les deux espèces, la distribution verticale du feuillage a varié de façon similaire en fonction de l'âge et de la vitesse de croissance en hauteur. La relation allométrique entre la biomasse foliaire et la superficie d'aubier s'est avérée différente entre les deux espèces. L'épinette noire maintient une plus grande quantité de feuillage par surface d'aubier que l'épinette blanche. Cette différence pourrait être reliée à un besoin en eau diminué pour le feuillage de l'épinette noire compte tenu de sa plus faible productivité. La thèse permet de révéler des différences entre les relations allométriques de l'épinette noire et de l'épinette blanche et des différences concernant l'influence des conditions de croissance sur celles-ci. Ces différences laissent supposer que les stratégies d'investissement des ressources et que la relation face à la compétition diffère entre les deux espèces. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cime vivante, Biomasse foliaire, Modèle tubulaire

La manipulation aérienne a été un domaine de recherche actif ces dernières années, principalement parce que les applications actives des véhicules aériens autonomes (UAV en anglais), augmente l'employabilité de ces véhicules pour diverses applications.Le développement récent de la manipulation aérienne a trouvé des applications potentielles dans les deux domaines, militaires et civils. Les applications militaires incluent le patrouilleur des frontières, la détection des mines, la reconnaissance, etc., tandis que les applications civiles sont en matière de gestion des catastrophes, d'inspection des ponts, de construction, de livraison de matériel, de recherche et de sauvetage, etc.La recherche sur la robotique aérienne implique principalement des hélicoptères et des architectures de décollage et d'atterrissage verticales (VTOL). Le principal avantage de ces plates-formes est leur maniabilité et la capacité d'effectuer des vols stationnaires, ce qui est essentiel pour les applications. Cette thèse porte sur les avions VTOL, où l'hélicoptère à quatre rotors ou quadrirotor est principalement étudié.En ce qui concerne le problème de la manipulation aérienne, la quantité d'applications augmente, mais en même temps, la complexité de la modélisation et du contrôle d'un tel système est également plus grande. L'un des plus grands défis réside dans leur charge utile limitée. Certaines approches ont essayé de résoudre le problème en utilisant plusieurs robots pour transporter des charges utiles avec des pinces ou des câbles, où leurs effecteurs et pinces doivent être légers eux-mêmes et capables de saisir des formes complexes. Un autre défi est que la dynamique du robot est considérablement modifiée par l'ajout de charges utiles. Cependant, pour le transport de la charge utile, il est nécessaire que les robots puissent estimer l'inertie de la charge utile et s'y adapter pour améliorer les performances de suivi.Selon les antécédents et les défis sur les véhicules VTOL portant des charges utiles ou des manipulateurs, la contribution du présent travail est centrée sur la modélisation et la conception d'une loi de commande non linéaire et une analyse de stabilité formelle pour la stabilisation asymptotique d'un véhicule VTOL portant un bras manipulateur. Pour cela, un modèle général d'un quadrirotor portant un bras manipulateur est proposé. Après cela, une loi de commande presque globalement asymptotique lisse pour la stabilisation de l'attitude qui prend en compte les effets de mouvement du bras est conçue. Une fois que le problème d'attitude est résolu, il est possible de concevoir un contrôleur non linéaire globalement asymptotique pour la dynamique de position basée sur l'utilisation de somme des fonctions saturés afin de prendre en compte les limitations des actionneurs. Enfin, certaines expériences pour valider les lois de commande proposées sont effectuées. / Aerial manipulation has been an active area of research in recent years, mainly because the active tasking of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) increases the employability of these vehicles for various applications.The recent development of the aerial manipulation has found potential applications in both, military and civilian domains. Military applications include border patrolling, mine detection, reconnaissance, etc., while civilian applications are in disaster management, bridge inspection, construction, material delivery, search and rescue, etc.The research on aerial robotics has mainly involved helicopters and Vertical Take-off and Landing (VTOL) architectures. The main advantage of these platforms is theirmaneuverability and the capacity to perform hovers, which is essential for the applications. This thesis deals with VTOL aircrafts, where the four rotor helicopter, quadcopter or quadrotor is mainly studied.Regarding the problem of aerial manipulation, the amount of applications are increased, but at the same time the complexity of modeling and control of such a system are equally bigger. One of the biggest challenges arise from their limited payload. Some approaches have tried to solve the problem using multiple robots to carry payloads with grippers or with cables, where their end effectors and grippers have to be lightweight themselves and capable of grasping complex shapes. Another challenge is that the dynamics of the robot are significantly altered by the addition of payloads. However, for payload transport, it is necessary that the robots are able to estimate the inertia of the payload and adapt to it to improve tracking performance.According to the background and challenges on VTOL vehicles carrying payloads or manipulators, the contribution of the present work is centered on the modelling and the design of a nonlinear control and a formal stability analysis for the asymptotical stabilization of a VTOL vehicle carrying a manipulator arm. For this a general model of a quadcopter carrying a manipulator arm is proposed. After that, a smooth almost globally asymptotically control law for attitude stabilization which takes into account the arm motion effects is designed. Once the attitude problem is solved, it is possible to design a a globally asymptotically nonlinear controller for the translational dynamics based in the usage of nested and sum of saturation functions in order to take into account the actuators limitations. Finally, some experiments in order to validate the proposed control laws are carried out.

La planification de mouvement est le domaine de l’informatique qui a trait au développement de techniques algorithmiques permettant la génération automatique de trajectoires pour un système mécanique. La nature d’un tel système varie selon les champs d’application. En animation par ordinateur il peut s’agir d’un avatar humanoïde. En biologie moléculaire cela peut être une protéine. Le domaine d’application de ces travaux étant la robotique aérienne, le système est ici un UAV (Unmanned Aerial Vehicle: véhicule aérien sans pilote) à quatre hélices appelé quadrirotor. Le problème de planification de mouvements consiste à calculer une série de mouvements qui amène le système d’une configuration initiale donnée à une configuration finale souhaitée sans générer de collisions avec son environnement, la plupart du temps connu à l’avance. Les méthodes habituelles explorent l’espace des configurations du système sans tenir compte de sa dynamique. Cependant, la force de poussée qui permet à un quadrirotor de voler est par construction parallèle aux axes de rotation des hélices, ce qui implique que certains mouvements ne peuvent pas être effectués. De plus, l’intensité de cette force de poussée, et donc l’accélération linéaire du centre de masse, sont limitées par les capacités physiques du robot. Pour toutes ces raisons, non seulement la position et l’orientation doivent être planifiées, mais les dérivées plus élevées doivent l’être également si l’on veut que le système physique soit en mesure de réellement exécuter le mouvement. Lorsque c’est le cas, on parle de planification kinodynamique de mouvements. Une distinction est faite entre le planificateur local et le planificateur global. Le premier est chargé de produire une trajectoire valide entre deux états du système sans nécessairement tenir compte des collisions. Le second est l’algorithme principal qui est chargé de résoudre le problème de planification de mouvement en explorant l’espace d’état du système. Il fait appel au planificateur local. Nous présentons un planificateur local qui interpole deux états comprenant un nombre arbitraire de degrés de liberté ainsi que leurs dérivées premières et secondes. Compte tenu d’un ensemble de limites sur les dérivées des degrés de liberté jusqu’au quatrième ordre (snap), il produit rapidement une trajectoire en temps minimal quasi optimale qui respecte ces limites. Dans la plupart des algorithmes modernes de planification de mouvements, l’exploration est guidée par une fonction de distance (ou métrique). Le meilleur choix pour celle-ci est le cost-to-go, c.a.d. le coût associé à la méthode locale. Dans le contexte de la planification kinodynamique de mouvements, il correspond à la durée de la trajectoire en temps minimal. Le problème dans ce cas est que calculer le cost-to-go est aussi difficile (et donc aussi coûteux) que de calculer la trajectoire optimale elle-même. Nous présentons une métrique qui est une bonne approximation du cost-to-go, mais dont le calcul est beaucoup moins coûteux. Le paradigme dominant en planification de mouvements aujourd’hui est l’échantillonnage aléatoire. Cette classe d’algorithmes repose sur un échantillonnage aléatoire de l’espace d’état afin de l’explorer rapidement. Une stratégie commune est l’échantillonnage uniforme. Il semble toutefois que, dans notre contexte, ce soit un choix assez médiocre. En effet, une grande majorité des états uniformément échantillonnés ne peuvent pas être interpolés. Nous présentons une stratégie d’échantillonnage incrémentale qui diminue considérablement la probabilité que cela ne se produise. / Motion planning is the field of computer science that aims at developing algorithmic techniques allowing the automatic computation of trajecto- ries for a mechanical system. The nature of such a system vary according to the fields of application. In computer animation it could be a humanoid avatar. In molecular biology it could be a protein. The field of application of this work being aerial robotics, the system is here a four-rotor UAV (Unmanned Aerial Vehicle) called quadrotor. The motion planning problem consists in computing a series of motions that brings the system from a given initial configuration to a desired final configuration without generating collisions with its environment, most of the time known in advance. Usual methods explore the system’s configuration space regardless of its dynamics. By construction the thrust force that allows a quadrotor to fly is tangential to its attitude which implies that not every motion can be performed. Furthermore, the magnitude of this thrust force and hence the linear acceleration of the center of mass are limited by the physical capabilities of the robot. For all these reasons, not only position and orientation must be planned, higher derivatives must be planned also if the motion is to be executed. When this is the case we talk of kinodynamic motion planning. A distinction is made between the local planner and the global planner. The former is in charge of producing a valid trajectory between two states of the system without necessarily taking collisions into account. The later is the overall algorithmic process that is in charge of solving the motion planning problem by exploring the state space of the system. It relies on multiple calls to the local planner. We present a local planner that interpolates two states consisting of an arbitrary number of degrees of freedom (dof) and their first and second derivatives. Given a set of bounds on the dof derivatives up to the fourth order (snap), it quickly produces a near-optimal minimum time trajectory that respects those bounds. In most of modern global motion planning algorithms, the exploration is guided by a distance function (or metric). The best choice is the cost-to-go, i.e. the cost associated to the local method. In the context of kinodynamic motion planning, it is the duration of the minimal-time trajectory. The problem in this case is that computing the cost-to-go is as hard (and thus as costly) as computing the optimal trajectory itself. We present a metric that is a good approximation of the cost-to-go but which computation is far less time consuming. The dominant paradigm nowadays is sampling-based motion planning. This class of algorithms relies on random sampling of the state space in order to quickly explore it. A common strategy is uniform sampling. It however appears that, in our context, it is a rather poor choice. Indeed, a great majority of uniformly sampled states cannot be interpolated. We present an incremental sampling strategy that significantly decreases the probability of this happening.

Depuis une quinzaine d’années, les drones MALE (Moyenne Altitude, Longue Endurance), sont employés en opérations extérieures par le Royaume-Uni et la France, en Afghanistan, dans le Sahel, en Irak et en Syrie. Ces drones sont caractérisés par leur endurance en l’air de plus de 24 heures et leur capacité à être pilotés à distance par une liaison satellite depuis une station de contrôle à des milliers de kilomètres des théâtres d’opérations. Ils peuvent en outre être armés de bombes et de missiles. Si les travaux des Critical War Studies sont nombreux sur l’emploi des drones MALE par l’United States Air Force et plus encore par la Central Intelligence Agency, ils sont en revanche beaucoup plus rares en ce qui concerne l’utilisation de ces mêmes drones dans les forces armées européennes. L’objectif du présent travail est d’étudier comment les discours officiels au Royaume-Uni et en France ont participé à la normalisation de l’emploi des drones MALE dans les opérations militaires et défini un cadre à cet emploi. Empruntant aux travaux de Michel Foucault, nous y démontrons que deux communautés de discours au Royaume-Uni et en France ont porté un régime de vérité favorable à l’acquisition et l’emploi de ces drones, en usant parfois des mêmes arguments et en se basant sur les mêmes conceptions stratégiques. Au cours de cinq chapitres thématiques, le présent travail étudie successivement différents éléments du régime de vérité sur les drones construit au Royaume-Uni et en France par ces communautés de discours. Dans un premier chapitre, il montre comment les communautés de discours ont abordé le programme américain d’éliminations ciblées pour mettre de la distance entre les pratiques américaines et l’usage des drones qui pourrait être fait par les forces armées britanniques ou françaises. Un second chapitre est consacré aux discours présentant les drones avant tout comme des outils de renseignement et la présentation élogieuse qui est faite de leur capacité à comprendre les populations que leurs équipages observent. Un troisième chapitre s’intéresse à la façon dont les communautés de discours ont traité le débat éthique sur l’armement des drones et ses effets sur l’ethos militaire. Un quatrième chapitre se concentre sur une généalogie des conceptions stratégiques sous-tendant l’emploi des drones, puisant dans les doctrines classiques de la puissance aérienne, dans le passé colonial de la Royal Air Force et dans les doctrines de la contre-insurrection. Un cinquième et dernier chapitre s’intéresse surtout à la communauté de discours française et à sa volonté d’employer les drones de l’armée de l’air pour des missions de surveillance au-dessus du territoire national français. / Doctorat en Sciences politiques et sociales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse se concentre sur les robots aériens autonomes qui interagissent avec l’environnement et en particulier sur la conception de nouvelles méthodes de commande et de planification de mouvement pour tels systèmes. De nos jours, les véhicules aériens autonomes sont de plus en plus utilisés dans des nombreux domaines d’application, mais ils viennent utilisés surtout comme des simples capteurs. Au vu de ça, les défis majeurs dans le domaine de l’interaction physique aérienne, est aujourd’hui d’aller au-delà de cette application limitée, et d’exploiter entièrement les capacités des robots aériens afin d’interagir avec l’environnement. Dans le but de réaliser cet objectif, cette thèse considère l’analyse d’une classe spécifique de systèmes aériens interagissant avec l’environnement : les véhicules aériens attachés avec des câbles ou des bars. Ce travail se concentre sur l’analyse formelle et minutieuse de véhicules aériens attachés, en allant du contrôle et l’évaluation d’état à la planification du mouvement. Nous avons examiné notamment la platitude différentielle du système, trouvant deux sorties plate possibles qui révèlent des nouvelles capacités de tel système pour l’interaction physiques. En plus, poussé par l’intérêt pour l’interaction physique aérienne d’A à Z, nous avons abordés des problèmes supplémentaires liés à la conception, au contrôle et à la planification du mouvement pour des manipulateurs aériens. / This thesis focuses on the study of autonomous aerial robots interacting with the surrounding environment, and in particular on the design of new control and motion planning methods for such systems. Nowadays, autonomous aerial vehicles are extensively employed in many fields of application but mostly as autonomously moving sensors. On the other hand, in the recent field of aerial physical interaction, the goal is to go beyond sensing-only applications and fully exploit the aerial robots capabilities in order to interact with the environment. With the aim of achieving this goal, this thesis considers the analysis of a particular class of aerial robots interacting with the environment: tethered aerial vehicles. This work focuses on the thorough formal analysis of tethered aerial vehicles ranging from control and state estimation to motion planning. In particular, the differential flatness property of the system is investigated, finding two possible flat outputs that reveal new capabilities of such system for the physical interaction. The theoretical results were finally employed to solve the challenging problem of landing and takeoff on/from a sloped surface. In addition, moved by the interest on aerial physical interaction from A to Z, we addressed supplementary problems related to the design, control and motion planning for aerial manipulators.

La République Démocratique du Congo (RDC) fut l'un des meilleurs modèles de l'exploitation aéronautique en Afrique pendant la colonisation et plus d'une vingtaine d'années après l'indépendance au point d'en être félicitée par l'Association Internationale des Transporteurs Aériens (IATA). Aujourd'hui, par contre, ce vaste pays situé au cœur de l'Afrique passe pour le mauvais élève de l'aviation civile mondiale sur le plan sécuritaire et le pire dans l'enregistrement des accidents et des catastrophes aériens depuis la libéralisation de ce secteur en 1978. Conséquence: la DOC est blacklistée par l'Union européenne depuis 2005 jusqu'à ce jour. Dans la mémoire collective et les médias, la RDC est ainsi assimilée aux crashes et aux catastrophes aériennes et le commentaire l'égratigne chaque fois que survient un accident aérien dans n'importe quel pays au monde. Cette étude s'inscrit dans la problématisation de la communication au sein des organisations. Elle questionne les nouveaux paradigmes de l'accident aérien dans le but de sa prévention en amont dans le transport aérien. La question principale concerne donc la communication en aéronautique civile. En effet, malgré l'imputabilité des occurrences comptabilisées en RDC soit à l'erreur humaine, soit à la technique, soit à l'environnement, soit à la conjonction de ces trois facteurs causaux, cette thèse doctorale démontre, dans une approche généalogico­processuelle, socio-anthropologique et macro systémique-technique aéronautique, que l'avalanche des accidents et des catastrophes aériens en RDC est consécutive à « la communication autistique», c'est-à-dire à « la normalisation de l'anormal, des dysfonctionnements, des déviances, des transgressions normatives», donc de « l'anormal normalisé» ou à un échange ou une communication procédant par les écarts aux normes de l'Organisation de !'Aviation Civile Internationale (OACI) dans un domaine très réglementé et très normalisé. Ainsi, l'étude décrit l'évolution de l'aéronautique civile congolaise des origines coloniales à ce jour. Elle fait une immersion dans les organisations ou les structures de son « collectif sécuritaire», en esquisse les types de communications, d'interactions, de relations et d'interrelations y entretenus, à savoir les incommunications, les communications paradoxales, ambigües, confuses, incompatibles, absurdes, l'aveuglement communicationnel ou déni de communication, les dialogues de sourds, communication de défense transpersonnelle, silences en tant que langue de bois. Enfin, cette recherche doctorale analyse sans complaisance les accidents et les catastrophes aériens survenus de 1990 à 2011 en ROC pour le démontrer et propose une théorie systémique du collectif sécuritaire de l'aéronautique civile comme « frein » aux pratiques communicationnelles autistiques en aviation civile. / The Democratic Republic of Congo (DRC) was one of the best models of aeronautical exploitation in Africa during colonization and over a couple of decades after independence to the extent of being congratulated by the International Air Transport Association (IATA). Today, in contrast, this huge central African country (DRC) is the bad student in world civil aviation in terms of security and the worst in terms of air accidents and disasters since the sector was liberalized in 1978. The consequence is that ORC has been blacklisted by the European Union since 2005. In the collective memory and the media, DRC is associated with crashes and air disasters so that every lime there is a plane crash anywhere in the world, reference is made to ORC. This research questions the issue of communication within organizations. New paradigms of air accidents are questioned with the aim of their prevention upstream in air transport. The main research question is about communication in civil aeronautics. As a matter of tact, even though registered occurrences in ORC have been attributed either to human error or to technology, or to the environment, or sometimes to the combination of these three factors, results of this study conducted in a genealogic-process, socio-anthropological and macro aeronautical technically-systemic approach indicate that the avalanche of air accidents and disasters in ORC is due to "autistic communication", that is, "the normalization of the abnormal, dysfunction, deviances and infringement of standards", thus 'the abnormal standardized" or through communication that proceeds by discrepancies to standards of the International Civil Aviation Organization (ICAO) in a highly regulated and standardized field. The study depicts the evolution of Congolese civil aeronautics since its colonial origins until the present, it immerses itself in the organizations or structures of its "security sector", and outlines the types of communications, interactions, relations and interrelations that occur in there including paradoxical, ambiguous, confusing, incompatible, absurd communications, non-communications, communicational blindness or denial of communication, dialog of the deaf, transpersonal defense communication, silence as waffle. Finally, the research analyzes air accidents and disasters that occurred in DRC between 1990 and 2011 without leniency to demonstrate this and suggests a systemic theory of civil aeronautics security sector as "a brake" to autistic communicational practices in civil aviation.

L'analyse des accidents aériens fait ressortir ces dernières années le rôle crucial desopérateurs humains, et leurs erreurs qui peuvent avoir des conséquences dramatiques. Uncas particulier d’erreur humaine reste cependant peu abordé : la surdité inattentionnelle,c’est-à-dire l’incapacité temporaire à entendre, à prendre conscience d’une informationauditive. Dans le domaine de l’aéronautique, cette défaillance cognitive est évidementcritique, car elle signifie l’omission d’alarmes auditives. Le premier enjeu de ce projet derecherche est de définir des métriques comportementales et physiologiquescaractéristiques de la surdité inattentionnelle. Pour cela, nous nous sommes intéressés enparticulier à deux postes de travail fondamentaux de la sécurité aérienne et soumis à desalarmes auditives : le pilotage et le contrôle aérien. Nous avons cherché à mettre enévidence les conditions contextuelles favorisant l’apparition de la surdité inattentionnelle,notamment la charge de travail des opérateurs. Un second enjeu était d’identifier despistes d’adaptation des interfaces avec les pilotes et les contrôleurs aériens, permettant deprévenir ou limiter la surdité inattentionnelle à ces postes spécifiques. Pour répondre àcette problématique, 3 expériences ont été menées. La première a étudié l’impact de lacharge de travail sur le traitement des alarmes auditives lors d’une tâche d’atterrissage.Elle a permis de déterminer que la P300 était un indicateur de la surdité. La secondeexpérimentation a porté sur l’impact du design des alarmes visuelles sur les capacités detraitement cognitif des alarmes auditives, dans le cadre du contrôle aérien. Les résultatsnous ont montré une restauration de la P3b auditive avec le design visuel amélioré. Enfinla dernière expérience a testé la pertinence de mesures oculaires pour détecter lescontextes favorisant la surdité inattentionnelle. Ces résultats ouvrent des pistesprometteuses de prévention et de détection de la surdité inattentionnelle aux postescritiques de la sécurité aérienne. / The analysis of airplane accidents has recently highlighted the crucial role of humanoperators, their mistakes having potential dramatic consequences. A specific type ofhuman error remains little discussed: inattentional deafness, which is defined as thetemporary inability to hear or to become aware of auditory information. In aeronautics,this cognitive failure is obviously critical because it can lead to the omission of auditoryalarms. The first challenge of this research project is to define behavioral and physiologicalcharacteristics of inattentional deafness. For this purpose, we focused on the twofundamental jobs in aviation safety and subjected to auditory alarms: piloting and airtraffic control. We planned to highlight the contextual conditions favoring the appearanceof inattentional deafness, in particular the operators' workload. A second challenge was toidentify potential adaptation in the interfaces with pilots and air traffic controllers toprevent or limit the apparition inattentional deafness. To address these issues, threeexperiments were conducted. The first experiment studied the impact of workload on thetreatment of auditory alarms during a landing task. It was determined that P3b was anindicator of deafness. The second experiment focused on the impact of design visualalarms on cognitive processing abilities auditory alarms, as part of air traffic control. Theresults showed a restoration of auditory P300 with the enhanced visual design us. Finally,the last experiment tested the relevance of eye measurements to detect contexts favoringinattentional deafness. These results open promising possibilities for prevention anddetection of inattentional deafness in critical positions of aviation safety.

Le but de cette thèse est d'étendre l'état de l'art par des contributions sur le comportement collectif d'un groupe de robots volants, à savoir des quadrirotors UAV. Afin de pouvoir sûrement naviguer dans un environnement, ces derniers peuvent se reposer uniquement sur leurs capacités à bord et non sur des systèmes centralisés (e.g., Vicon ou GPS). Nous réalisons cet objectif en offrant une possible solution aux problèmes de contrôle en formation et de localisation à partir de mesures à bord et via une communication locale. Nous abordons ces problèmes exploitant différents concepts provenant de la théorie des graphes algébriques et de la théorie de la rigidité. Cela nous permet de résoudre ces problèmes de façon décentralisée et de proposer des algorithmes décentralisés capables de prendre en compte également des limites sensorielles classiques. Les capacités embarquées que nous avons mentionnées plus tôt sont représentées par une caméra monoculaire et une centrale inertielle (IMU) auxquelles s'ajoute la capacité de chaque robot à communiquer (par RF) avec certains de ses voisins. Cela est dû au fait que l'IMU et la caméra représentent une possible configuration économique et légère pour la navigation et la localisation autonome d'un quadrirotor UAV. / The aim of this Thesis is to give contributions to the state of the art on the collective behavior of a group of flying robots, specifically quadrotor UAVs, which can only rely on their onboard capabilities and not on a centralized system (e.g., Vicon or GPS) in order to safely navigate in the environment. We achieve this goal by giving a possible solution to the problems of formation control and localization from onboard sensing and local communication. We tackle these problems exploiting mainly concepts from algebraic graph theory and the so-called theory of rigidity. This allows us to solve these problems in a decentralized fashion, and propose decentralized algorithms able to also take into account some typical sensory limitations. The onboard capabilities we referred to above are represented by an onboard monocular camera and an inertial measurement unit (IMU) in addition to the capability of each robot to communicate (through RF) with some of its neighbors. This is due to the fact that an IMU and a camera represent a possible minimal, lightweight and inexpensive configuration for the autonomous localization and navigation of a quadrotor UAV.

A l'aide d'un télémètre optique mis au point dans le cadre de cette étude, la forêt de la Piste de St. Elie (Guyane française) est étudiée comme un volume complexe dans lequel on discerne des volumes occupé et inoccupé par la couronne des arbres. La répartition tridimensionnelle de ces volumes dans trois types forestiers permet de distinguer une évolution structurale inscrite dans un continuum depuis une forêt secondaire âgée de 20 ans, une forêt primaire perturbée et une forêt primaire intacte. Dans cette dernière, ce continuum se retrouve depuis les secteurs perturbés par des trouées dans la canopée jusqu'aux secteurs qui tendent vers une organisation des couronnes à trois hauteurs privilégiées. Cet état organisée de la forêt fait alors intervenir la progression verticale des couronnes d'arbres, leur dilatation dans le plan horizontal et leurs interactions comme les règles fondamentales qui régissent la dynamique du volume forestier. Une organisation dynamique non cyclique est alors proposée pour définir le fonctionnement d'une forêt primaire tropicale. Parallèlement, la confrontation des mesures obtenues par le télémètre avec les informations colorimétriques d'une photographie aérienne permet de dégager des règles statistiques utilisables pour détecter les types forestiers et l'état structural d'une forêt primaire sur des grandes superficies.

Disposer de descriptions tridimensionnelles d'une scène urbaine intéresse de plus en plus d'applications industrielles. Les fournisseurs de services en télécommunications ont besoin de Modèles Numériques Urbains (MNU) précis pour alimenter les outils de planification qui leur permettent de déployer et de densifier leurs réseaux cellulaires. Avec comme objectif la fourniture d'un produit destiné aux applications des télécommunications, cette thèse traite de la modélisation de bâtiments. Les contributions principales de cette thèse sont la présentation, l'étude et le développement de plusieurs outils pour la reconstruction automatique de bâtiments. Une contribution originale et importante est l'algorithme de reconstruction automatique des façades. Il permet la reconstruction des façades sans aucun a priori sur la forme du bâtiment traité ni sur l'orientation de ses façades. Nous montrons comment utiliser les points reconstruits sur les façades pour corriger les limites des bâtiments dans un MNE (Modèle Numérique d'Elévation) ou pour guider des contours actifs. Nous présentons aussi un système de modélisation automatique des bâtiments basé sur les outils que nous avons développés. Ce système de modélisation de scène urbaine se compose des trois étapes suivantes : (1) segmentation du MNE initial en plans horizontaux pour retrouver les régions planes qui permettent de décrire les toits des bâtiments, (2) approximation polygonale des contours des plans pour construire un modèle initial et (3) orthogonalisation de ces modèles de bâtiments. Nous proposons une procédure de validation des résultats basée sur des outils télécoms. Les résultats montrent que ces données sont satisfaisantes pour déployer un réseau et le maintenir dans une zone rurale et sub-urbaine.