Nous nous intéressons dans cette thèse à l'estimation, dans un cadre non paramétrique, d'une fonction de régression présentant des discontinuités et, plus précisément aux pro\-blè\-mes de détection de ruptures, d'estimation des paramètres de rupture (nombre, localisations, amplitudes) et de segmentation de la fonction de régression (reconstitution de la fonction). La méthode utilisée est basée sur les propriétés du processsus de saut estimé, $\hat(\gamma)(t)$, défini en tout $t$ comme la différence entre un estimateur à droite et un estimateur à gauche, ces estimateurs étant obtenus régression linéaire locale.\par Dans un premier temps, nous considérons la situation d'une seule discontinuité et étudions les propriétés de l'estimateur de l'amplitude de la discontinuité lorsque la localisation est connue. Nous donnons l'expression de l'erreur quadratique moyenne asymptotique et montrons la convergence et la normalité asymptotique de l'estimateur. Lorsque la localisation $\tau$ n'est pas connue, nous construisons un estimateur de $\tau$ à l'aide du processus de déviation locale associé à $\hat(\gamma)(t)$ et montrons que cet estimateur converge avec une vitesse en $n^(-1)$ ou arbitrairement proche de $n^(-1)$ selon le noyau utilisé. Nous proposons ensuite trois tests d'existence d'une rupture : un test strictement local, un test local et un test global, tous trois définis en terme d'une statistique construite à l'aide du processus de saut estimé. Concernant le problème d'estimation du nombre de ruptures nous élaborons une procédure permettant à la fois d'estimer le nombre $p$ de ruptures et les localisations $\tau_1,\dots,\tau_p$. Nous montrons la convergence presque sûre de ces estimateurs et donnons aussi des résultats sur les vitesses de convergence. Enfin nous proposons une méthode de reconstitution d'une fonction de régression présentant des discontinuités basée sur la segmentation des observations. Nous montrons qu'en utilisant la procédure d'estimation du nombre de ruptures et des localisations développée auparavant, nous obtenons un estimateur de la fonction de régression qui a la même vitesse de convergence qu'en l'absence de ruptures. Des expérimentations numériques sont fournies pour chacun des problèmes étudiés de manière à mettre en évidence les propriétés des procédures étudiées et leur sensibilité aux divers paramètres.

L'étude présentée propose des solutions pour la détection et localisation de défauts dans les entraînements électriques et en particulier pour ceux à base de machine asynchrone. Les défauts considérés peuvent affecter la machine, le convertisseur, la mécanique et les capteurs. Ces ensembles fonctionnent à vitesse variable et possèdent une structure de contrôle vectoriel à flux orienté ainsi qu'un contrôle de vitesse. A partir des résultats de caractérisation des défauts, issus des simulations ou des mesures, deux approches sont proposées. La première repose sur l'utilisation d'outils de traitement du signal. Des solutions sont proposées pour s'affranchir du contexte de la vitesse variable via l'enregistrement à écart de position constant (position mécanique ou du champ statorique). La deuxième approche repose sur l'utilisation de la redondance analytique pour effectuer la détection et localisation de défauts. Des observateurs d'état étendus (filtre de Kalman étendu, modèle de référence adaptatif) sont étudiés et testés expérimentalement. Afin de réaliser la localisation des défauts, des observateurs à entrées inconnues sont également proposés. A partir des outils développés, des approches pour constituer un outil de surveillance globale sont proposées. Certaines reposent sur des combinaisons logiques, d'autres sur les réseaux de neurones.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le contexte d'un certain nombre de projets qui visent la conception, le développement et l'évaluation de systèmes robotiques mobiles pour l'autonomie des personnes à domicile. Deux aspects complémentaires mais néanmoins distincts sont considérés dans ce travail de thèse: 1. La définition d'une interface graphique qui permet aux utilisateurs d'accéder aisément aux fonctionnalités du robot ; 2. La mobilité du système, portant cette interface, dans des environnements intérieurs encombrés, relativement à la personne et dans un certain contexte. Le type d'interface proposée pour l'interaction est un aspect très important notamment en raison de la population cible : des séniors, non experts, souffrants souvent de troubles cognitifs. Les règles générales pour la conception d'une interface sont indépendantes de la technologie et doivent s'inspirées des principes relevant de la psychologie cognitive et des sciences sociales. Afin de rendre l'interface du robot parfaitement adaptée à chaque utilisateur, une méthode de sélection d'icônes a été proposée et expérimentée avec les patients de l'hôpital gériatrique Broca. Les problèmes relatifs à la mobilité autonome du support de l'interface sont particulièrement complexes. Ils reposent sur deux questions centrales qui sont d'une part la localisation de la personne dans l'espace d'évolution du robot et d'autre part la définition de comportements d'interaction. Pour la détection et la localisation de la personne, un détecteur des jambes par laser 2D a été implémenté. La vitesse de la personne et sa trajectoire sont calculées en appliquant un filtre de Kalman étendu sur les données issues du laser. Pour répondre au besoin de donner au robot un comportement flexible par rapport à l'utilisateur, au contexte et aux événements qui se produisent de façon imprévisible, nous avons implémenté un moteur de décision exploitant le logiciel SpirOps. Les entrées de ce moteur décisionnel sont des informations extraites des différents capteurs. Ces informations sont exploitées avec des méthodes de logique floue utilisant une base des règles que nous avons définie et paramétrée pour produire en sortie du moteur des valeurs d'intérêt associés à chaque action que le robot peut exécuter. Le robot peut alors décider dynamiquement quelle est l'action la plus logique et adéquate à réaliser dans les différentes situations.

Afin d'optimiser l'utilisation des micropoutres en tant que capteurs chimiques, de nouvelles couches sensibles à base de matériaux microporeux ont été testées pour la détection d'humidité, de toluène et d'éthanol. Des essais sans couches sensibles ont aussi été effectués et des modèles simples ont été mis au point afin de prédire la réponse des micropoutres lors d'un changement d'environnement. Ces études ont donc permis la mise en oeuvre des micropoutres selon deux principes de détections différents : l'un reposant sur la variation de masse du capteur à base de micropoutre lors de l'absorption de composé par une couche sensible ; l'autre reposant sur la détection de changements de propriétés physiques du fluide environnant.

La radio cognitive est une technique prometteuse pour l'utilisation efficace du spectre. Elle doit surveiller l'activité dynamique dans le spectre du primaire et adapter la transmission des utilisateurs secondaires pour une meilleure allocation des ressources spectrales. La détection spectrale aveugle et l'allocation des ressources pour la radio cognitive sont traitées dans cette thèse. L'objectif de la première partie de cette thèse est de voir si la sélection des modèles ou l'estimation de la dimension spatiale du signal primaire ainsi que la théorie de l'information et les mesures de distance pourraient être utilisés pour améliorer les performances de détection du spectre d'une manière aveugle et dans des zones à faible rapport signal à bruit. Grâce à un effort de recherche approfondie, deux nouvelles méthodes de détection basées sur l'analyse de la distribution et l'estimation de la dimension du signal primaire reçu ont été proposées et analysées. La deuxième partie de cette thèse présente et analyse deux stratégies de sélection d'utilisateurs secondaires basées sur la probabilité outage. La première stratégie explore l'idée de combiner la diversité des gains multi-utilisateurs avec des techniques de partage spectrale pour essayer de maximiser la somme des capacités des utilisateurs secondaire tout en maintenant la probabilité outage de l'utilisateur primaire non dégradée d'une manière distribuée. La deuxième stratégie traite le problème de beamforming dans le contexte de la radio cognitive pour un système d'utilisateurs secondaires MIMO et propose une méthode de sélection d'utilisateurs basée sur la probabilité outage.

Les systèmes contrôlés en réseau (SCR) ont fait l'objet de nombreux travaux de recherche au cours des dernières années, principalement pour ce qui concerne la synthèse de lois de commande. Les systèmes contrôlés en réseau présentent de nombreux avantages, notamment en terme de flexibilité, mais différent problèmes se posent quand une boucle de contrôle est fermée par un réseau de communication. (ex. retards et des pertes, contraintes de communication). Diagnostic et tolérance aux défauts sont des enjeux importants pour les systèmes de contrôle, particulièrement dans les systèmes de sécurité fondamentaux. La théorie et l'application des approches classiques de diagnostic et tolérance aux défauts doivent être re-visités lorsqu'il s'agit de SCR. L'objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles approches de diagnostic pour les systèmes contrôlés en réseau en considérant la perte de paquets et la contrainte de communication. De plus, les algorithmes de l'ordonnancement et de diagnostic proposés sont implémentés dans un mini hélicoptère. Nous considérons d'abord les problèmes de perte de paquets et de contrainte de communication pour ensuite adapter un modèle où la détection des défauts et l'allocation des ressources de communication sont fortement liés. En interprétant ce modèle comme un modèle périodique, nous formalisons et résolvons le problème de détection et localisation de défauts avec un ordonnancement périodique et hors-ligne. L'approche proposée garantit la robustesse des résidus aux perturbations ainsi que perte de paquets sur la commande du système. Il est parfois nécessaire de fournir une séquence de communication prédéfinie avant de concevoir le système de détection de défauts. IL spécifie l'ordre de l'accès des capteurs et des actionneurs au réseau. Cependant, le choix d'une séquence de communication dépend forcément à la structure du système. Un algorithme graphique proposé dans cette thèse garantit la génération de séquences de communication permettant de préserver certaines propriétés structurelles du système. En outre, cet algorithme peut être utilisé sur les systèmes incertains et assez grands. Traditionnellement, allocation des ressources et l'ordonnancement sont basés sur les stratégies hors ligne. Mais la performance du système de diagnostic ne peut pas être garantie sous l'ordonnancement hors-ligne, si le système est objet à des perturbations imprévisibles. En plus, L'ordonnancement en ligne nécessite une grande charge de calcul qui ne peut être toujours possible en cas de système embarqué. Par conséquent, un ordonnancement semi-en ligne qui permet de préserver les avantages de l'ordonnancement en ligne et évite certaines limitations d'ordonnancement hors ligne peut être considéré comme une solution de compromis. Les drones ou UAVs pour Unmanned Aerial Vehicules font actuellement l'objet de beaucoup de recherches en raison de leurs utilités dans des situations qui nécessitent des opérations autonomes ou autopiloté. Ils peuvent être classés comme des systèmes dynamiques rapides. Par conséquent, ils peuvent être banc d'essai idéal pour étudier les effets du réseau sur les performances de contrôle/diagnostique en boucle fermée. Le dernier chapitre de cette thèse est dédié à implémentation d'une stratégie de commande tolérante aux défauts et les approches de détection et localisation des défauts proposées dans les chapitres précédents sur le drone.

Dans cette thèse, nous étudions les caractéristiques de diffusion de nanostructures plas- moniques tout en adaptant et améliorant l'holographie hétérodyne numérique, qui est une technique d'imagerie plein champ pour mesurer en trois dimensions le diagramme de rayonnement. En outre, nous avons effectué de nombreuses mesures spectroscopiques pour enregistrer les spectres de diffusion de nanoobjets uniques. Afin d'obtenir une com- préhension plus profonde des caractéristiques du champ diffusé que nous mesurons, nous avons développé un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis. Ce modèle nous a permis de simuler le champ proche et le champ lointain d'une nanostructure avec une onde incidente en réflexion ou en transmission. Nous obtenons un excellent accord entre nos résultats expérimentaux et calculés. Dans cette thèse, nous avons étudié de nombreux nanostructures d'or fabriquées sur du verre par lithographie électronique. Des structures simples nous ont permis de valider la technique. Des objets plus sophistiques nous ont ensuite permis de constater que leur di- agramme de diffusion est extrêmement sensible aux facteurs externes et internes, tels que la polarisation et la longueur d'onde de la lumière incidente ou la géométrie de la struc- ture et sa longueur d'onde de résonance. En outre, nous montrons que la technique de l'holographie hétérodyne photothermique mesure directement l'augmentation de la tem- pérature, et ainsi, se présente comme une nouvelle méthode pour étudier la distribution de la chaleur dans des nanostructures plasmoniques.

Aujourd'hui les systèmes embarqués sont partout et requièrent de plus en plus de puissance de calcul. Mais, l'évolution des technologies a un impact négatif sur la fiabilité. En particulier, il est prévu une hausse du nombre de fautesf intermittentes dans les technologies à venir. Cependant, nous ne bénéficions pas d'étude expérimentale détaillée pour ce type de faute. Or, pour tenter de se prémunir de ces fautes, il est important de comprendre leur comportement, ainsi que leur impact sur le système et les applications. Pour cela, nous avons défini une plateforme expérimentale capable d'observer des erreurs intermittentes. Nous avons ainsi, pu confirmer que les erreurs intermittentes peuvent être observées très tôt avant la période d'usure du circuit. De plus, ces erreurs apparaissent en rafale et seul l'arrêt des processeurs semble les stopper. Nous confirmons ainsi, qu'il est nécessaire de mettre en place des méthodes de détection en ligne des erreurs intermittentes dans les circuits intégrés très submicroniques. Cependant, aucune solution proposée dans la littérature ne convient à la fois aux erreurs intermittentes et aux architectures multiprocesseur. Ainsi, nous avons développé une méthode de test périodique répondant à ces contraintes. En particulier, nous avons montré que le test ne doit pas nécessairement être prioritaire devant les applications. Cela nous a permis de conclure qu'une politique d'ordonnancement des tests pseudo-périodiques, prenant en compte les processeurs au repos et la priorité des tâches, offrent le meilleur compromis entre performance et probabilité de détection.

De par son approche nouvelle, la radio impulsionnelle ultra large bande (UWB-IR) est porteuse de nombreuses promesses en termes de débit, de robustesse et de faible consommation. Du fait de sa largeur de bande (supérieure à 500 MHz), elle offre également la possibilité de faire de la géolocalisation avec une précision submétrique. Ce travail de thèse a débuté alors que les premières publications sur l'UWB présentaient des résultats de simulation extraordinaires. Afin de mieux cerner son réel potentiel dans le domaine des communications bas débit auquel l'UWB-IR semble particulièrement adaptée, cette étude a été orientée vers la réalisation matérielle d'une chaîne de communication, sous-tendue par la contrainte de forte réduction de complexité. Cette étude commence par la spécification d'une couche physique adaptée à la technologie et au domaine d'application envisagé, qui repose sur un schéma de transmission très simple. La plate-forme d'émission réalisée est basée sur une architecture très simple et des composants discrets de bas de gamme. Elle démontre ainsi la possibilité d'embarquer une telle structure dans un objet communicant autonome de faible coût. La chaîne de réception suit une approche originale basée sur un détecteur d'enveloppe et un comparateur à seuil variable, ce qui permet de relâcher certaines contraintes bloquantes comme celles liées à l'acquisition de synchronisation. Un ensemble d'algorithmes de réception à faible complexité permet d'exploiter au mieux cette structure de détection en levant différents verrous technologiques. Par ce travail, une réflexion globale sur un système UWB-IR bas débit a été menée et a abouti à la réalisation d'un lien radio physique qui démontre la viabilité technique de cette technologie en rupture. De plus, les résultats obtenus ont été la base d'une proposition complète portée en normalisation.

L'objectif poursuivi à travers cette thèse est de comprendre comment l'anesthésiste garde le contrôle de la situation. Trois études seront présentées. La première d'entre elles permet de mettre en évidence à la fois les mécanismes de détection et de récupération des dérives en situation réelle. La seconde étude permet de comprendre à la fois les éléments défaillants dans l'anticipation des incidents et les modes de récupération mis en oeuvre par les anesthésistes. La dernière étude apporte des précisions sur les différences selon l'implication de l'anesthésiste dans le processus, l'impact de la prévisibilité des cas et de la fréquence d'apparition d'un risque. Les principaux résultats obtenus montrent que (1) La gestion des risques est partagée entre les différents membres de l'équipe. (2) La gestion temporelle apparaît être un élément essentiel dans la maîtrise de la situation tant au niveau de la synchronisation de l'activité de l'anesthésiste qu'au niveau de l'anticipation et de sa mise en application. En effet, l'anesthésiste travaille souvent sur un mode anticipatif afin de prévenir d'éventuelles dérives mais, il ne peut pas tout anticiper. La planification effectuée est alors une planification à court terme et de nombreux ajustements sont nécessaires pour permettre à l'anesthésiste de garder le contrôle. (3) L'étude de la récupération des dérives montre que celle-ci est assurée par l'utilisation de protocoles et de guidelines recommandés par la spécialité mais également une certaine " allostasie du risque ". (4) L'impact de l'anticipation sur la gestion des risques est controversé car elle peut permettre à la fois une meilleure gestion mais également induire l'anesthésiste en erreur lorsque celui-ci estime que l'anticipation effectuée a normalement permis d'éviter le problème. Enfin, (5) les différences observées dans l'organisation du processus montre que les anesthésistes gèrent soit le processus par prévention soit par gestion en temps réel. Ces résultats sont discutés en regard de l'intérêt d'étudier les écarts à la norme, de la complémentarité des méthodes utilisées et de l'importance de la gestion positive des dérives en insistant sur les mécanismes de maintien de la sécurité mis en place par l'opérateur humain.