Cette thèse est située dans le contexte des applications de la capture de mouvement humain dont le but est d'inférer la position du corps humain. Les systèmes de capture de mouvement sont des outils "software" et hardware " qui permettent le traitement en temps réel ou en temps différé de données permettant de retrouver le mouvement (position, orientation) d'un objet ou d'un humain dans l'espace. Différents systèmes de capture de mouvement existent sur le marché. Ils diffèrent essentiellement par leur technologie mais nécessitent une adaptation de l'environnement et parfois l'équipement de la personne. Dans cette thèse, on présente un nouveau système de capture de mouvement permettant d'obtenir l'orientation 3D ainsi que l'accélération linéaire d'un mobile à partir des mesures fournies par une minicentrale, développée au sein du CEA-LETI. Cette minicentrale utilise une configuration minimale, à savoir un triaxe magnétomètre et un triaxe accéléromètre. Dans ce travail, on propose différents algorithmes d'estimation de l'attitude et des accélérations recherchées. La rotation est modélisée à l'aide d'un quaternion unitaire. Dans un premier temps, on a considéré le cas d'une seule centrale d'attitude. On s'est intéressé au problème à 6DDL, dont le but est d'estimer l'orientation d'un corps rigide et ses trois accélérations linéaires à partir des mesures fournies par la minicentrale et d'un algorithme d'optimisation. Dans un second temps, on s'est intéressé au cas de la capture de mouvement de chaînes articulées (bras et jambe). A partir d'hypothèses ad-hoc sur les accélérations au niveau des liaisons pivot, on reconstruit le mouvement de la chaîne articulé (orientation) du segment ainsi que l'accélération en des points particuliers du segment. Ces différentes approches ont été validées avec des données simulés et réelles.

Dans cette thèse, les problématiques de la modélisation et du contrôle robuste de l’attitude des grandes structures spatiales flexibles sont considérées. Afin de satisfaire les performances de pointage requises dans les scénarios des futures missions spatiales, nous proposons d’optimiser directement une loi de commande d’ordre réduit sur un modèle de validation d’ordre élevé et des critères qui exploitent directement la structure du modèle. Ainsi, les travaux de cette thèse sont naturellement divisés en deux parties : une partie relative à l’obtention d’un modèle dynamique judicieusement structuré du véhicule spatial qui servira à l’étape de synthèse ; une seconde partie concernant l’obtention de la loi de commande.Ces travaux sont illustrés sur l’exemple académique du système masses-ressort, qui est la représentation la plus simple d’un système flexible à un degré de liberté. En complément, un cas d’étude sur un satellite géostationnaire est traité pour valider les approches sur un exemple plus réaliste d’une problématique industrielle. / In this thesis, modeling and robust attitude control problems of large flexible space structures are considered. To meet the required pointing performance of future space missions scenarios, we propose to directly optimize a reduced order control law on high order model validation and criteria that directly exploit the model structure. Thus, the work of this thesis is naturally divided into two parts : one part on obtaining a wisely structured dynamic model of the spacecraft to be used in the synthesis step, a second part about getting the law control. This work is illustrated on the example of the academic spring-masses system, which is the simplest representation of a one degree of freedom flexible system. In addition, a geostationary satellite study case is processed to validate developed approaches on a more realistic example of an industrial problem.

Depuis les tous premiers jours de l'ère spatiale, les satellites artificiels ont été considérés comme un outil pour la résolution de problèmes scientifiques et pratiques, notamment dans l'astronomie, l'observation de la Terre et les télécommunications. Traditionnellement, les gros satellites artificiels, avec une masse allant de plusieurs centaines de kilogrammes jusqu'à plusieurs tonnes, ont été utilisés pour ces besoins. Un élément clef pour permettre le succès de ces missions spatiales est un contrôle précis de l'attitude du satellite. Afin d'assurer la haute précision de pointage, un système de contrôle d'attitude et d'orbite (SCAO) repose sur les données fournies par un instrument optoélectronique appelé un senseur stellaire (ou Star Tracker, ST). L'utilisation des étoiles éloignées comme points de repère permet la détermination de l'attitude du satellite avec une précision de l'ordre de la seconde d'arc. Beaucoup de travaux sur la miniaturisation des sous-systèmes des satellites artificiels ont été entrepris au court des vingt dernières années. Cela a permis à l'industrie et aux passionnés de développer et construire des satellites de quelques kilogrammes pouvant accomplir de véritables missions spatiales. Centaines de ces satellites appelés « nano-satellites » sont lancé chaque année et certains parmi eux peut être considéré comme un replacement des gros satellites. Cependant, dû à de grosses contraintes de masse et de volume définis par les standards na no-satellites, tel que lU-3U CubeSat Design Specification, l'intégration de senseur stellaire dans ces nano-satellites n'était jusqu'à présent pas possible, limitant l'application de ces plateformes. Dans ce travail, senseur stellaire est considéré comme un système composé par un module caméra et un module de traitement d'image. les solutions possibles pour chaque module sont analysées séparément dans un contexte de miniaturisation de ST par modélisation et simulation. Elles sont ensuite évaluées ensemble comme les prototypes fonctionnels dans un installation hardware-in-the-loop (Hll). Cette recherche aborde plusieurs problèmes liés à la miniaturisation d'optique de caméra et du capteur d'image à pixel actif (active pixel sensor, APS), tels que la sensibilité réduite à la lumière des étoiles et l'incertitude de position des centroïdes à cause de la distorsions et l'aberrations chromatique d'optique miniaturisée. L'évaluation dans l'installation Hll se concentre autour des performances du module de traitement et plus particulièrement sur les performances du logiciel ST dans le mode d'opération « perdu dans l'espace» ("Iost-in-space", LIS). Une contribution originale de cette recherche est un algorithme de reconnaissance d'étoiles (StarID) nommé « RING-O » développé et breveté par l'auteur. Par rapport aux autres algorithmes existants, RING-O peut facilement être adapté et ajusté à différentes caméras et plateformes de traitement. Des implémentations logicielles d'algorithme ont été effectuées sur deux prototypes, l'un basé sur smartphone et l'autre basé sur une plateforme Xilinx Zynq, afin de réaliser une analyse des goulets et d'extraire les performances du système. Optimisé pour les plateformes multi-coeurs, RING-O garantit les délais d'acquisition initiale d'attitude comparable et souvent plus petits que les délais d'acquisition déclaré par les autres développeurs de senseur stellaires européens. / From the early days of the space age, satellites were considered as a solution for many scientific and practical tasks, notably astronomy, Earth observation and telecommunication. Traditionally and to the present day, mostly large satellites with a mass from several hundred kilograms to several tons are used for these purposes. The key success factor of such space missions is a fine control of satellite’s attitude. To ensure high pointing accuracy, satellite’s attitude determination and control subsystem (ADCS) relies on precise three-dimensional attitude data provided by an opto-electronic instrument called star tracker (ST). The use of stars as reference objects allows to determine the satellite’s attitude in real time with an arc-second precision.A significant work on miniaturization of satellite subsystems carried out in the past twenty years, allows us today to build a complete satellite with a mass of only a few kilograms. An increasing number of successful nano- and picosatellite missions demonstrates constantly improving capabilities of modern miniaturized satellite platforms. However, until recently, integration of a star tracker into a nanosatellite was not possible because of a large size of the device and relatively high power consumption, and that limited possible applications of the nanosatellites. In attempt to change the situation, in the last five years about a dozen of miniature star tracker prototypes, suitable for nanosatellite platforms, were proposed by various developers. Some were successfully tested in space, yet most prototypes, including the tiniest ones, are still at the development stage.A modern star tracker is a system, that can be represented as two modules, a digital camera module and a processing module. Use of a compact camera lens and a small-size image sensor allows to significantly reduce overall mass and size of the device, and at the same time, may cause significant image quality deterioration, due to increased distortion, uncompensated spherical and chromatic aberration, lower signal-to-noise ratio (SNR) and overall lower light sensitivity of the camera module. Thus, embedded software of the processing module, responsible for pre-processing, star identification and attitude calculation, should take into account the limitations imposed by the miniaturization of the camera module. At the same time, hardware architecture of the processing module should have the capacity to perform necessary correction of the digital image in real time, and to ensure stability and expected performance of the star identification and attitude calculation routines.The goal of hardware and software prototyping of a miniature star tracker system, carried out in this work, is to evaluate various design solutions, that could be brought into the camera or into the processing module, in order to help the miniaturization of the system. Another goal is to analyze the impact of every hardware and software component on the overall performance of a miniaturized star tracker system. Among the list of star tracker characteristics, the initial attitude estimation time and the attitude output rate became the focus of the research. Current work addresses possible performance bottlenecks, that may appear on any step of star tracker operation, from capturing starlight to calculation of components of the attitude quaternion, and proposes an original solution to speed-up the star identification routine.

Combinant les avantages des voilures fixes et tournantes, le vol biomimétique présente un avenir prometteur pour les microdrones. Le mouvement de l'engin volant est assuré par les forces aérodynamiques de traction et de portance ainsi que les couples aérodynamiques créés par les ailes battantes. Un modèle simplifié basé sur les relations fondamentales de la dynamique a ainsi été établi. Des commandes non linéaires par retour d'état ou retour de mesure de capteurs d'attitude embarqués sont développées afin de stabiliser l'orientation du corps. La stabilisation de la position est assurée par un couplage entre l'angle de roulis et la force de portance. Les commandes proposées dans cette thèse sont à faible coût de calcul, tiennent compte des saturations induites par les amplitudes maximales des angles des ailes. Elles sont basées sur des techniques de moyennisation couplées à des résultats récents de stabilisation des corps rigides. La robustesse des commandes vis-à-vis d'erreurs de modèle, d'erreurs aérodynamiques, de perturbations externes, etc. a été testée.

L'estimation de l'attitude (ou orientation) est un problème récurrent de nombreuses applications allant de la robotique aérienne ou sous-marine en passant par des applications médicales (surveillance de patients, réhabilitation), mais aussi jeux vidéo, etc. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'apport des approches ensemblistes dans le cadre de l'estimation de l'attitude à partir de données issues de triaxes accéléromètres (A), magnétomètres (M) et gyromètres (G). Dans un premier temps, on s'intéresse aux mouvements "quasi-statiques" et l'estimation de l'attitude est réalisée à partir de mesures AM. On aborde ensuite le cas des mouvements dynamiques, en considérant l'ensemble des mesures AGM. Le problème du choix de la paramétrisation de l'attitude a été abordé et on a comparé les résultats obtenus et le temps calcul pour des modélisations avec les angles de Cardan et le quaternion unitaire. Les algorithmes développés ont été validés en simulation et avec des données réelles. Les résultats ont été comparés avec ceux fournis par des algorithmes de l'état de l'art, par exemple SIVIA. La deuxième partie du manuscrit est consacrée à au diagnostic des capteurs de la centrale inertielle avec des approches ensemblistes. Les algorithmes développés dans la première partie du travail sont adaptés afin de pouvoir détecter et localiser un défaut dans l'ensemble des capteurs considérés.

La communication est indissociablement liée à la culture puisque chaque peuple se définit à travers sa culture, mais également à travers ses moyens de communication. Le Mali plus particulièrement est un pays de l'Afrique de l'Ouest réputé pour sa richesse culturelle, mais aussi pour ses canaux de communication traditionnels qui, malgré un monde enclin à la mondialisation, demeurent toujours prédominants. Alors que partout sur la planète l'on tente de se mettre au diapason des outils modernes de communication, une jeune agence de communication basée au Mali, BlonBa, utilise les modèles traditionnels de communication pour faire passer des messages de développement très actuels. Le théâtre kotèba, théâtre traditionnel qui existe depuis de nombreuses années et qui a accompagné les Maliens et forgé leur histoire, est repris et adapté au goût du jour moderne. Après un mandat de campagne d'information pour le MATCL, Ministère de l'Administration territoriale et des collectivités locales du Mali, BlonBa a créé une émission télévisuelle et radiophonique intitulée « À nous la citoyenneté », qui reprend la tradition du kotèba et diffuse un message de développement et un message d'éducation à la citoyenneté. Cette étude essaie de comprendre les impacts de cet outil de communication chez les récepteurs maliens du télékotèba. Elle suit l'évolution des théories de la communication, de la culture et du développement, plus particulièrement le développement endogène. L'utilisation d'un moyen de communication endogène est-il favorable à la réception du message de développement? Notre étude introduit une réflexion sur l'analyse possible des effets de la réception d'un message : acquisition de connaissances, changement d'attitudes et de comportement. Cette piste est privilégiée en raison de la difficulté à étudier les effets de la communication. Nos résultats se redirigeront vers les quatre grandes stratégies de communication qui ont contribué au succès de cette campagne d'éducation à la citoyenneté. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Développement, Mali, Théâtre kotèba, Communication endogène, Réception active, Éducation à la citoyenneté

Les problèmes socioécologiques contemporains font appel à une prise de conscience et à un agir cohérent et approprié pour contribuer à transformer la réalité qui pose problème. L'éducation relative à l'environnement (ERE), qui est une dimension essentielle de l'éducation globale, par ses fondements, ses visées et ses pratiques, invite les personnes et les collectivités à prendre conscience de leur rapport à l'environnement et à agir de façon à produire les changements qu'impose la crise socioécologique actuelle. Elle interpelle la responsabilité humaine, sociale et individuelle, visant à assurer un environnement sain, une qualité de vie et d'être. Malgré les efforts déployés par l'ERE en ce sens, on observe un écart entre la conscience et l'agir environnemental. L'ampleur du défi que l'ERE doit relever pour faire face à la complexité des processus de prise de conscience et d'action environnementales est énorme. Pour mieux cerner les choix éducatifs à adopter, en particulier dans ce domaine, il s'avère nécessaire de mieux comprendre ces processus, leur nature, leurs liens et les facteurs qui les influencent. Cette recherche se propose de contribuer, d'une part, à caractériser les processus de prise de conscience et d'action environnementales et, d'autre part, à mettre en évidence l'apport potentiel de l'ERE à ces processus. Une démarche exploratoire et une perspective globale et interdisciplinaire sont adoptées et une méthodologie qualitative et interprétative est privilégiée. La démarche méthodologique consiste en la complémentarité de deux volets : un volet théorique, basé sur une recension d'écrits de divers domaines et un volet empirique, qui est constitué d'une étude de cas d'un parcours d'un groupe d'enseignants du primaire et du secondaire, inscrits dans un programme d'ERE de l'Universidad de Guadalajara, au Mexique. La signification des notions de conscience environnementale et d'action environnementale, et de concepts associés, est mise en évidence, ainsi qu'un réseau notionnel commun entre les concepts de conscience et d'action construit à partir des écrits des auteurs des domaines de l'ERE, de l'éducation, de la psychologie, la philosophie, la psychosociologie, entre autres. Divers facteurs qui influencent les processus de prise de conscience et d'action sont identifiés, dont ceux d'ordre psychologique, familial, social, culturel, historique, environnemental, politique, etc. Ce repérage a été réalisé autant à partir des écrits que de l'étude de cas. La prise de conscience et l'engagement dans l'action environnementale sont conçus par certains auteurs, comme des processus distincts, qui se développent de façon linéaire. Pour d'autres, ils apparaissent intiment interreliés, déployés en spirale. C'est le cas de la proposition de conscientisation, de Paulo Freire, au sein de laquelle la prise de conscience et l'action sont conçues comme faisant partie d'un même processus qui vise la construction de divers types de savoirs, l'émancipation sociale et la libération des oppressions et des aliénations. Cette recherche présente ces deux perspectives et les analyse à la lumière de l'étude de cas. Aussi, cette étude révèle les liens multiples, complexes et dynamiques qui se tissent entre la conscience et l'action, et qui sont au cœur des processus de changement, et met en évidence les choix éducatifs qui optimisent leur développement de façon interreliée, dont ceux de l'ERE. Cette recherche cerne particulièrement les choix privilégiés de ce domaine qui contribuent à ces processus : les courants éducatifs, praxique, de la critique sociale, humaniste, résolutique et les approches et stratégies pédagogiques complémentaires : entre autres, les approches dialogique, interdisciplinaire, expérientielle, globale et systémique, et les stratégies pédagogiques de recherche-action, d'interprétation environnementale, de communauté d'apprentissage, de résolution de problèmes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : conscience environnementale, action environnementale, éducation relative à l'environnement, conscientisation, Mexique

Cette thèse aborde des pratiques performatives contemporaines qui détournent les représentations conventionnelles des Premières Nations d'Amérique du Nord, pour dénoncer ou déjouer les clichés qui leur sont associés, pour exprimer ou évoquer l'amérindianité de manière critique et créative, et pour mettre en place une représentation personnelle et non conventionnelle du sujet amérindien. Les œuvres ici étudiées ont été réalisées dans les trente dernières années et sont issues principalement de l'art de performance (performance art) mais aussi des arts visuels et de la poésie, parfois combinés sous un mode interdisciplinaire. Ce corpus réunit, à la manière d'un commissariat d'exposition, des œuvres choisies parmi le travail de douze créateurs principalement (mais pas exclusivement) amérindiens : KC Adams, Lori Blondeau, Yves Boisvert, Jimmie Durham, Marvin Francis, Coco Fusco, Guillermo Gomez-Pena, Edgar Heap of Birds, Terrance Houle, James Luna, Kent Monkman et Josée Yvon. La diversité de leurs pratiques respectives permet de dresser un éventail varié des différentes possibilités de détournement des stéréotypes liés aux Premières Nations. La réflexion menée avec ces œuvres se situe dans un croisement entre les théories de la performance (performance studies), les études culturelles (cultural studies) et l'étude des Premières Nations (native studies). Elle est également nourrie par des travaux issus de la sémiologie, de l'histoire de l'art, des études littéraires et de l'anthropologie. Cette recherche interdisciplinaire aborde dans un premier temps (chapitre 1) la construction symbolique de l'amérindianité, qui se trouve élargie et défigée par les pratiques performatives abordées dans cette thèse. Trois œuvres de performance sont ensuite analysées de manière détaillée : The Artifact Piece (1987) de James Luna (chapitre 2), Two Undiscovered Amerindians (1992-1994) de Coco Fusco et Guillermo Gomez-Pena (chapitre 3) et Putting the Wild back to the West (2004-2010) de Lori Blondeau et Adrian Stimson (chapitre 4). Le chapitre 5 étudie quant à lui une sélection d'œuvres artistiques et littéraires, qui possèdent une forte dimension performative, parmi le travail des autres artistes et écrivains mentionnés plus tôt. L'analyse de ces pratiques performatives se montre particulièrement attentive à la tension entre stéréotype et subjectivité, de même qu'entre violence et ironie. Elle vise à démontrer qu'il est possible, en détournant les signes qui évoquent les Premières Nations de manière conventionnelle et reconnaissable, d'exprimer autrement l'amérindianité. Ces détournements affectent la perception des Premières Nations chez le spectateur et permettent de disconvenir des idées reçues à leur sujet. Ils mettent également en œuvre une amérindianité performative qui s'incarne par une attitude ironique, inscrivant l'expression identitaire et culturelle dans une dynamique qui remet en mouvement la représentation et la signification. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Stéréotype, Performance, Détournement, Représentation, Premières Nations, Pratiques performatives, Cliché, Convention, Disconvenance, Performativité, Amérindianité, Trickster.

Ce document présente un survol de mes travaux sur la commande bornée des systèmes linéaires et sur l'extension de ces approches au corps rigide. Enfin, ce manuscrit se termine par des prospectives en terme de commande basées sur évènements.

Dans la présente recherche, l'auteur a utilisé la théorie de la dissonance cognitive pour expliquer les changements d'attitude qui s'opèrent à la suite d'un role-playing cognitif et entendait démontrer expérimentalement qu'un tel état de dissonance intervenait comme processus médiationnel entre les manipulations expérimentales (degré de choix et importance de l'incentif) et les réponses attitudinales finales des sujets. Le G.S.R. (Galvanic Skin Response) a été utilisé à cette fin comme mesure indépendante de dissonance. L'auteur a fait l'hypothèse que, dans la condition de liberté de choix, l'incentif n'aurait aucun effet sur l'effort mis à l'exécution du role-playing mais que le niveau de tension et l'importance des changements d'attitude seraient inversement proportionnels à l'importance de l'incentif. Il fit également l'hypothèse que, dans la condition de non-liberté de choix, l'importance de l'effort mis à l'exécution du role-playing^ le niveau de tension et l'importance des changements d'attitude se raient directement proportionnels à l'importance de l'incentif. Les sujets étaient 32 étudiants de premier cycle en Orientation Scolaire et Professionnelle à l'Université Laval. Un design factoriel 2 (Choix) x 2 (Incentif) avec post-test seulement des attitudes a été utilisé. Une analyse de la variance à deux dimensions (degré de choix et importance de l'incentif) a été utilisée pour faire ressortir les sources de variation pour chacune des trois variables dépendantes (effort, tension, changements d'attitude). Les résultats n'ont soutenu que partiellement les hypothèses. Dans la condition de liberté de choix, conformément à l'hypothèse, l'incentif n'a eu aucun effet sur l'effort mis à l'exécution du role-playing. Cependant, l'effet de l'incentif sur le niveau de tension et l'importance du changement des attitudes n'a pas atteint un niveau de signification appréciable et les résultats n'ont pas soutenu l'hypothèse en ce qui a trait à ces deux variables. Dans la condition de non-liberté de choix, conformément à l'hypothèse, un niveau de tension directement proportionnel à l'importance de l'incentif a été observé. Cependant, l'effet de l'incentif sur l'effort et le changement des attitudes n'a pas atteint un niveau de signification appréciable et les résultats n'ont pas soutenu l'hypothèse en ce qui a trait à ces deux variables. Une interprétation de ces résultats a été présentée dans le chapitre réservé à la discussion des résultats. L'auteur y a également suggéré deux secteurs de recherche prometteurs / Québec Université Laval, Bibliothèque 2014