Les GNSS sont désormais largement présents dans le domaine des transports. Actuellement, la communauté scientifique désire développer des applications nécessitant une grande précision, disponibilité et intégrité.Ces systèmes offrent un service de position continu. Les performances sont définies par les paramètres du système mais également par l’environnement de propagation dans lequel se propagent les signaux. Les caractéristiques de propagation dans l’atmosphère sont connues. En revanche, il est plus difficile de prévoir l’impact de l’environnement proche de l’antenne, composé d’obstacles urbains. L’axe poursuivit par le LEOST et le LAGIS consiste à appréhender l’environnement et à utiliser cette information en complément de l’information GNSS. Cette approche vise à réduire le nombre de capteurs et ainsi la complexité du système et son coût. Les travaux de recherche menés dans le cadre de cette thèse permettent principalement de proposer des modélisations d'erreur de pseudodistances et des modélisations de l'état de réception encore plus réalistes. Après une étape de caractérisation de l’erreur, plusieurs modèles d’erreur de pseudodistance sont proposés. Ces modèles sont le mélange fini de gaussiennes et le mélange de processus de Dirichlet. Les paramètres du modèle sont estimés conjointement au vecteur d’état contenant la position grâce à une solution de filtrage adaptée comme le filtre particulaire Rao-Blackwellisé. L’évolution du modèle de bruit permet de s'adapter à l’environnement et donc de fournir une localisation plus précise. Les différentes étapes des travaux réalisés dans cette thèse ont été testées et validées sur données de simulation et réelles. / Today, the GNSS are largely present in the transport field. Currently, the scientific community aims to develop transport applications with a high accuracy, availability and integrity. These systems offer a continuous positioning service. Performances are defined by the system parameters but also by signal environment propagation. The atmosphere propagation characteristics are well known. However, it is more difficult to anticipate and analyze the impact of the propagation environment close to the antenna which can be composed, for instance, of urban obstacles or vegetation.Since several years, the LEOST and the LAGIS research axes are driven by the understanding of the propagation environment and its use as supplementary information to help the GNSS receiver to be more pertinent. This approach aims to reduce the number of sensors in the localisation system, and consequently reduces its complexity and cost. The work performed in this thesis is devoted to provide more realistic pseudorange error models and reception channel model. After, a step of observation error characterization, several pseudorange error models have been proposed. These models are the finite gaussian mixture model and the Dirichlet process mixture. The model parameters are then estimated jointly with the state vector containing position by using adapted filtering solution like the Rao-Blackwellized particle filter. The noise model evolution allows adapting to an urban environment and consequently providing a position more accurate.Each step of this work has been tested and evaluated on simulation data and real data.

Dans ce travail, nous proposons deux nouvelles approches ensemblistes pourl’estimation d’état basées sur la caractérisation explicite des bornes d’erreur d’estimation. Ces approches peuvent être vues comme la combinaison entre un observateur ponctuel et une caractérisation ensembliste de l’erreur d’estimation. L’objectif est de réduire la complexité de leur implémentation, de réduire le temps de calcul en temps réel et d’améliorer la précision et des encadrements des vecteurs d’état.La première approche propose un observateur ensembliste basé sur des ensembles invariants ellipsoïdaux pour des systèmes linéaires à temps-discret et aussi des systèmes à paramètres variables. L’approche proposée fournit un intervalle d’état déterministe qui est construit comme une somme entre le vecteur état estimé du système et les bornes de l’erreur d’estimation. L’avantage de cette approche est qu’elle ne nécessite pas la propagation des ensemble d’état dans le temps.La deuxième approche est une version intervalle de l’observateur d’état de Luenberger, pour les systèmes linéaires incertains à temps-discret, basés sur le calcul d’intervalle et les ensembles invariants. Ici, le problème d’estimation ensembliste est considéré comme un problème d’estimation d’état ponctuel couplé à une caractérisation intervalle de l’erreur d’estimation. / In This work, we propose two main new approaches for the set-membershipstate estimation problem based on explicit characterization of the estimation error bounds. These approaches can be seen as a combination between a punctual observer and a setmembership characterization of the observation error. The objective is to reduce the complexity of the on-line implimentation, reduce the on-line computation time and improve the accuracy of the estimated state enclosure.The first approach is a set-membership observer based on ellipsoidal invariant sets for linear discrete-time systems and also for Linear Parameter Varying systems. The proposed approach provides a deterministic state interval that is build as the sum of the estimated system states and its corresponding estimation error bounds. The important feature of the proposed approach is that does not require propagation of sets.The second approach is an interval version of the Luenberger state observer for uncertain discrete-time linear systems based on interval and invariant set computation. The setmembership state estimation problem is considered as a punctual state estimation issue coupled with an interval characterization of the estimation error.

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L’arithmétique virgule flottante est une approximation de l’arithmétique réelle dans laquelle chaque opération peut introduire une erreur. La norme IEEE 754 requiert que les opérations élémentaires soient aussi précises que possible, mais au cours d’un calcul, les erreurs d’arrondi s’accumulent et peuvent conduire à des résultats totalement faussés. Cela arrive avec une expression aussi simple que ab + cd, pour laquelle l’algorithme naïf retourne parfois un résultat aberrant, avec une erreur relative largement supérieure à 1. Il est donc important d’analyser les algorithmes utilisés pour contrôler l’erreur commise. Je m’intéresse à l’analyse de briques élémentaires du calcul en cherchant des bornes fines sur l’erreur relative. Pour des algorithmes suffisamment précis, en arithmétique de base β et de précision p, on arrive en général à prouver une borne sur l'erreur de la forme α·u + o(u²) où α > 0 et u = 1/2·β1-p est l'unité d'arrondi. Comme indication de la finesse d'une telle borne, on peut fournir des exemples numériques pour les précisions standards qui approchent cette borne, ou bien un exemple paramétré par la précision qui génère une erreur de la forme α·u + o(u²), prouvant ainsi l'optimalité asymptotique de la borne. J’ai travaillé sur la formalisation d’une arithmétique à virgule flottante symbolique, sur des nombres paramétrés par la précision, et à son implantation dans le logiciel de calcul formel Maple. J’ai aussi obtenu une borne d'erreur très fine pour un algorithme d’inversion complexe en arithmétique flottante. Ce résultat suggère le calcul d'une division décrit par la formule x/y = (1/y)·x, par opposition à x/y = (x·y)/|y|². Quel que soit l'algorithme utilisé pour effectuer la multiplication, nous avons une borne d'erreur plus petite pour les algorithmes décrits par la première formule. Ces travaux sont réalisés avec mes directeurs de thèse, en collaboration avec Claude-Pierre Jeannerod (CR Inria dans AriC, au LIP). / Floating-point arithmetic is an approximation of real arithmetic in which each operation may introduce a rounding error. The IEEE 754 standard requires elementary operations to be as accurate as possible. However, through a computation, rounding errors may accumulate and lead to totally wrong results. It happens for example with an expression as simple as ab + cd for which the naive algorithm sometimes returns a result with a relative error larger than 1. Thus, it is important to analyze algorithms in floating-point arithmetic to understand as thoroughly as possible the generated error. In this thesis, we are interested in the analysis of small building blocks of numerical computing, for which we look for sharp error bounds on the relative error. For this kind of building blocks, in base and precision p, we often successfully prove error bounds of the form α·u + o(u²) where α > 0 and u = 1/2·β1-p is the unit roundoff. To characterize the sharpness of such a bound, one can provide numerical examples for the standard precisions that are close to the bound, or examples that are parametrized by the precision and generate an error of the same form α·u + o(u²), thus proving the asymptotic optimality of the bound. However, the paper and pencil checking of such parametrized examples is a tedious and error-prone task. We worked on the formalization of a symbolicfloating-point arithmetic, over numbers that are parametrized by the precision, and implemented it as a library in the Maple computer algebra system. We also worked on the error analysis of the basic operations for complex numbers in floating-point arithmetic. We proved a very sharp error bound for an algorithm for the inversion of a complex number in floating-point arithmetic. This result suggests that the computation of a complex division according to x/y = (1/y)·x may be preferred, instead of the more classical formula x/y = (x·y)/|y|². Indeed, for any complex multiplication algorithm, the error bound is smaller with the algorithms described by the “inverse and multiply” approach.This is a joint work with my PhD advisors, with the collaboration of Claude-Pierre Jeannerod (CR Inria in AriC, at LIP).

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Cette thèse porte sur l’intersinographie, notion construite sur le modèle d’« interlangue », pour caractériser les connaissances "intermédiaires" des apprenants en matière d’écriture en langue étrangère. Nous étudions la dynamique du développement des compétences graphiques chez des apprenants francophones du chinois comme langue étrangère. Nous abordons une question cruciale pour la didactique et l’apprentissage de la langue chinoise (mandarin). En effet, à la différence des langues à écriture alphabétique, le développement d’une compétence graphique en chinois a des spécificités qui ne se réduisent pas à la transcription de la langue parlée. Cela tient évidemment à la nature de l’écriture chinoise. La maîtrise de cette dernière requiert des processus pédagogiques particuliers. Peu de travaux ont été consacrés au développement d’une compétence graphique en langue étrangère et encore moins aux compétences liées à la sinographie. Cette thèse s’articule autour d’une étude de la maîtrise de l’exécution graphique. Afin de dresser une liste des productions graphiques non conformes, nous avons établi trois corpus auprès d’apprenants du chinois langue étrangère : un corpus graphique général, un test de la graphie de 100 caractères et un corpus relevé auprès d’adolescents apprenant le français. Suite à nos études quantitatives et qualitatives (suivi des évolutions individuelles), validées par des analyses statistiques, nous proposons une démarche d’enseignement dite d’« arborescence sinographique (字树, zìshù) ». A l’heure de la digitalisation de l’information et des savoirs, cette thèse propose des pistes de réflexion originales en matière de didactique des sinogrammes. / This thesis focuses on intersinography, a concept built on the "interlanguage" model, to characterize the learner’s "intermediate" knowledge of writing in a foreign language. We study the dynamics of the development of graphic competences in French-speaking learners of Chinese as a foreign language.We address a crucial question for didactics and learning Chinese (Mandarin). Unlike languages written in an alphabet system, the development of the graphic skills necessary for writing Chinese characters is partially distinct from the learning of spoken Chinese. This is obviously due to the nature of Chinese logograms. Mastery of reading and writing in Chinese requires specific pedagogical processes, distinct from those of oral language.Little work has been devoted to the development of graphic competence in a foreign language, in particular to sinography. This thesis is based on a study of the mastery of graphical execution.In order to draw up a list of non-conforming graphic productions, we have built three corpora among learners of Chinese as a foreign language: a corpus of writings from adolescents (the adolescent corpus), a test for diagnosing written competency (the 100-character test), and a general-use corpus of character writings (the general graphic corpus).Following our quantitative and qualitative studies (follow-up of individual evolutions), and validated by statistical analyzes, we propose a method of teaching called the "sinographic tree (字树, zìshù)". In the age of the digitization of information and knowledge, this thesis proposes unique reflection on the teaching of the sinograms.

Cette thèse est dédiée au développement d’algorithmes génériques pour l’observation ensembliste de l’état continu et du mode discret des systèmes dynamiques hybrides dans le but de réaliser la détection de défauts. Cette thèse est organisée en deux grandes parties. Dans la première partie, nous avons proposé une méthode rapide et efficace pour le passage ensembliste des gardes. Elle consiste à procéder à la bissection dans la seule direction du temps et ensuite faire collaborer plusieurs contracteurs simultanément pour réduire le domaine des vecteurs d’état localisés sur la garde, durant la tranche de temps étudiée. Ensuite, nous avons proposé une méthode pour la fusion des trajectoires basée sur l'utilisation des zonotopes. Ces méthodes, utilisées conjointement, nous ont permis de caractériser de manière garantie l'ensemble des trajectoires d'état hybride engendrées par un système dynamique hybride incertain sur un horizon de temps fini. La deuxième partie de la thèse aborde les méthodes ensemblistes pour l'estimation de paramètres et pour l'estimation d'état hybride (mode et état continu) dans un contexte à erreurs bornées. Nous avons commencé en premier lieu par décrire les méthodes de détection de défauts dans les systèmes hybrides en utilisant une approche paramétrique et une approche observateur hybride. Ensuite, nous avons décrit deux méthodes permettant d’effectuer les tâches de détection de défauts. Nous avons proposé une méthode basée sur notre méthode d'atteignabilité hybride non linéaire et un algorithme de partitionnement que nous avons nommé SIVIA-H pour calculer de manière garantie l'ensemble des paramètres compatibles avec le modèle hybride, les mesures et avec les bornes d’erreurs. Ensuite, pour l'estimation d'état hybride, nous avons proposé une méthode basée sur un prédicteurcorrecteur construit au dessus de notre méthode d'atteignabilité hybride non linéaire. / This thesis is dedicated to the development of generic algorithms for the set-membership observation of the continuous state and the discrete mode of hybrid dynamical systems in order to achieve fault detection. This thesis is organized into two parts. In the first part, we have proposed a fast and effective method for the set-membership guard crossing. It consists in carrying out bisection in the time direction only and then makes several contractors working simultaneously to reduce the domain of state vectors located on the guard during the study time slot. Then, we proposed a method for merging trajectories based on zonotopic enclosures. These methods, used together, allowed us to characterize in a guaranteed way the set of all hybrid state trajectories generated by an uncertain hybrid dynamical system on a finite time horizon. The second part focuses on set-membership methods for the parameters or the hybrid state (mode and continuous state) of a hybrid dynamical system in a bounded error framework. We started first by describing fault detection methods for hybrid systems using the parametric approach and the hybrid observer approach. Then, we have described two methods for performing fault detection tasks. We have proposed a method for computing in a guaranteed way all the parameters consistent with the hybrid dynamical model, the actual data and the prior error bound, by using our nonlinear hybrid reachability method and an algorithm for partition which we denote SIVIA-H. Then, for hybrid state estimation, we have proposed a method based on a predictor-corrector, which is also built on top of our non-linear method for hybrid reachability.

L'objectif de ce travail est de concevoir une nouvelle interface haptique en vue de son exploitation pour la chirurgie mini-invasive. La technique d'anastomose ciblée consiste à réunir deux parties désolidarisées d'une artère par des sutures et des nœuds. Ceci est effectué par des outils chirurgicaux introduits à travers de petites incisions. Une étude expérimentale de cette tâche a été effectuée en collaboration avec des chirurgiens afin de caractériser leurs gestes. L'enregistrement de l'opération par un système de capture de mouvement a permis d'identifier la nature et les gestes canoniques de cette technique. Une structure parallèle sphérique a été ensuite adoptée comme base de l'interface haptique. Cette architecture présente un centre fixe de rotation semblable au point d'incision réel et offre les trois degrés de liberté de rotation nécessaires autours de ce point. Une étude détaillée de cette architecture suivie d'une phase d'optimisation, a permis d'adapter la structure à l'application chirurgicale. L'optimisation, basée sur un algorithme générique, a porté dans un premier lieu sur l'espace de travail de la tâche. La dextérité de la structure a été ensuite prise en compte. Une phase de conception basée sur les paramètres résultants de cette optimisation a aboutie à la réalisation d'un premier prototype. L'influence des erreurs de fabrication sur l'orientation de la plateforme a été aussi traitée dans ce travail afin de déterminer les plages des défauts admissibles. Une modélisation, utilisant les torseurs de petits déplacements, a été élaborée.La dernière partie de ce travail porte sur la commande a retour d'effort de l'interface. Un banc d'essais à 1 degré de liberté a été réalisé afin de tester les différents schémas de contrôle pour la téléopération. Les essais en simulation on permit de dresser une vue comparative de ces schémas. / The aim of this work is to develop a new haptic interface to perform a minimally invasive surgery. The targeted anastomosis technique consists of the surgical binding of a ruptured blood vessel, using sutures and knots. This task is performed by surgical tools inserted through small incisions. An experimental study of this task was conducted in collaboration with surgeons in order to characterize their gesture. The recording of the operation by a motion capture system helped identifying the nature and the canonical actions of this technique. A spherical parallel mechanism (SPM) was then adopted as a basis for the haptic interface. This architecture has a fixed center of rotation similar to the real incision point and offers the three required degrees of freedom of rotation around that point. A detailed study of the architecture followed by an optimization procedure led to a suitable mechanism for the surgical application. The optimization, which is based on a generic algorithm, used the workspace of the task as a criterion. Then the dexterity of the structure was taken into account. A design phase based on the parameters resulting from this optimization led to building the first prototype.The influence of manufacturing errors on the orientation of the platform was also addressed in this work to determine the ranges of allowable defects. The manufacturing errors are modeled by screws of small displacement in order to determine their effect on the orientation error of the end effector. The last part of this work focuses on the command of the force feedback interface. An experimental setup made out of a one degree of freedom system, was built to test different control schemes for teleoperation. Simulation trials allowed developing a comparative view of these schemes.

Cette thèse porte sur certains aspects symboliques-numériques du problème des paires invariantes pour les polynômes de matrices. Les paires invariantes généralisent la définition de valeur propre / vecteur propre et correspondent à la notion de sous-espaces invariants pour le cas nonlinéaire. Elles trouvent leurs applications dans le calcul numérique de plusieurs valeurs propres d’un polynôme de matrices; elles présentent aussi un intérêt dans le contexte des systèmes différentiels. En utilisant une approche basée sur les intégrales de contour, nous déterminons des expressions du nombre de conditionnement et de l’erreur rétrograde pour le problème du calcul des paires invariantes. Ensuite, nous adaptons la méthode des moments de Sakurai-Sugiura au calcul des paires invariantes et nous étudions le comportement de la version scalaire et par blocs de la méthode en présence de valeurs propres multiples. Le résultats obtenus à l’aide des approches directes peuvent éventuellement être améliorés numériquement grâce à une méthode itérative: nous proposons ici une comparaison de deux variantes de la méthode de Newton appliquée aux paires invariantes. Le problème des solvants de matrices est très proche de celui des paires invariants. Le résultats présentés ci-dessus sont donc appliqués au cas des solvants pour obtenir des expressions du nombre de conditionnement et de l’erreur, et un algorithme de calcul basé sur la méthode des moments. De plus, nous étudions le lien entre le problème des solvants et la transformation des polynômes de matrices en forme triangulaire. / In this thesis, we study some symbolic-numeric aspects of the invariant pair problem for matrix polynomials. Invariant pairs extend the notion of eigenvalue-eigenvector pairs, providing a counterpart of invariant subspaces for the nonlinear case. They have applications in the numeric computation of several eigenvalues of a matrix polynomial; they also present an interest in the context of differential systems. Here, a contour integral formulation is applied to compute condition numbers and backward errors for invariant pairs. We then adapt the Sakurai-Sugiura moment method to the computation of invariant pairs, including some classes of problems that have multiple eigenvalues, and we analyze the behavior of the scalar and block versions of the method in presence of different multiplicity patterns. Results obtained via direct approaches may need to be refined numerically using an iterative method: here we study and compare two variants of Newton’s method applied to the invariant pair problem. The matrix solvent problem is closely related to invariant pairs. Therefore, we specialize our results on invariant pairs to the case of matrix solvents, thus obtaining formulations for the condition number and backward errors, and a moment-based computational approach. Furthermore, we investigate the relation between the matrix solvent problem and the triangularization of matrix polynomials.

La recherche a pour objectif d’examiner les pratiques scripturales d’étudiants du cours « séméiologie médicale » inscrits en troisième année de Médecine et de Pharmacie, mais aussi de décrire leurs savoir-faire, les genres d’écrits sollicités, leurs performances et leurs erreurs d’un point de vue compréhensif. Nous avons choisi le domaine médical parce que c’est un contexte où subsiste une multitude de genres d’écrits pratiqués et parce que les études en médecine peuvent donner une image sur ce qui se passe dans une formation disciplinaire à orientation professionnalisante et professionnelle, les études associant à la fois une formation théorique universitaire et une formation pratique professionnelle dont chacune à ses propres spécificités. Ces deux caractéristiques font que le fonctionnement du système disciplinaire médical pose des questions intéressant les didacticiens et les linguistes qui peuvent le décrire et proposer des pistes d’amélioration. Le concept théorique capital de cette étude sur l’écrit disciplinaire et sur la transition vers les pratiques et les genres d’écrits professionnels est celui du « genre disciplinaire » (que nous différencions du genre linguistique fonctionnel ou rhétorique communicatif). Un autre outil théorique convoqué dans cette recherche est le concept de « dysfonctionnement », utile pour une analyse du comportement discursif d’étudiants qui ne soit pas ancré dans une conception déficitaire au regard de la norme. / The research has as objective to examine the scriptural practices of 'medical semeiology' students enrolled in their third year of Medecine and Pharmacy, but also to describe their know-how, the writing types solicited, their performances and their mistakes from a comprehensive point of view. We have chosen the medical domain because it is a field where a multitude of practical writing styles persist and because studies in medecine can illustrate what happens in disciplinary practices with professional-qualification and professional orientation, the studies combining theoretical university practices and practical professional, each having its owns specificities. Questions raised on how the disciplinary medical system functions based on these two characteristics interest didacticiens and linguists who can describe it and propose paths of improvement. The major theoretical concept of this study on disciplinary writing and the transition towards practices and professional kinds (genres) of writing is 'le genre disciplinaire' (that we differentiate from the functional linguistic kind (genre) or the communicative rhetoric). Another theoretical tool used throughout this research is the concept of 'dysfonctionnement', useful for an analysis of students' discursive behaviour, which is not anchored in an over drawn conception of the standard. / اللذين يتناولان "CIREL-Théodile" هذه الدراسة تدخل في إطار برنامج البحث للمختبرين "اللغة والمجتمع" و(DAUNAY , FLUCKIGER والمحتويات المتخصصة (MESSAUDI ,2010a, 2010b, 2013a) اللغيات التقنية.)& HASSAN, 2015C. الممثلة من طرف السيدة " Composition Theory" كما تتعلق هذه الدراسات أيضا بالميدانية الأمريكية2008 ) التي ترتكز أعمالها في دراسة العلاقة بين "الكتابة والمناهج " و "الكتابة , 2010) DONAHNEالتي تعتمد على تحليل الممارسات في إطار وصفي وليس " Les littéracies Universitaires" والتخصصات " ونقديا.وتتناول هذه الأطروحة الممارسات الكتابية للطلبة المسجلين بالسنة الثالثة بكلية الطب والصيدلة بالرباط، تخصص"السينمائية الطبية". كما تقوم هذه الدراسة بوصف مهارات وقدرات الطلبة في الكتابة وأجناسها مبرزة الجوانب الإيجابيةفي ممارساتهم.لقد اخترنا الميدان الطبي لأنه مجال يتضمن العديد من أجناس الكتابة ولأن الدراسة في هذا المجال جديرة بإعطاءصورة واضحة عما يجري في التخصصات ذات الطابع المهني.هذه الدراسة تجمع بين الممارسة النظرية الجامعية والممارسة التطبيقية المهنية، اللتين لكل منهما ميزاتها الخاصة فيماللممارسات، وهاته الميزات تثير أسئلة أخصائيي التعليم (Le système disciplinaire) يتعلق بالنظام الضابط(الديداكتيكيين) واللسانيين فيما يخص النظام التعليمي بغية تدقيق الوصف واقتراح ممارسات بهدف التحسين.إن المفهوم النظري الرئيسي في هذه الدراسة، فيما يخص الكتابة المتخصصة وكذا فيما يتعلق بالانتقال من الممارساتوأجناس الكتابة النظرية الجامعية إلى الممارسات وأجناس الكتابة المهنية، هو " الجنس" ) الذي نفرقه عن الجنس اللغويوالبلاغي التواصلي(.حيث (Le dysfonctionnement) " كما يعالج البحث - وإن كان بدرجة أقل - مفهوما أساسيا آخر ألا وهو " الخللأنه ضروري لتحليل السلوك الكتابي للطلبة في إطار تحليلي ووصفي بغض النظر عن تقويمه والحكم عليه.