Beaucoup de services vitaux de la vie quotidienne dépendent de systèmes d'ingénierie hautement complexes et interconnectés; Ces systèmes sont constitués d'un grand nombre de capteurs interconnectés, d'actionneurs et de composants du système. L'étude des systèmes interconnectés joue un rôle important dans l'étude de la fiabilité des systèmes dynamiques; car elle permet d'étudier les propriétés d'un système interconnecté en analysant ses sous-composants moins complexes. Le diagnostic des pannes est essentiel pour assurer des opérations sûres et fiables des systèmes de contrôle interconnectés. Dans toutes les situations, le système global et / ou chaque sous-système peuvent être analysés à différents niveaux pour déterminer la fiabilité du système global. Dans certains cas, il est important de déterminer les informations anormales des variables internes du sous-système local, car ce sont les causes qui contribuent au fonctionnement anormal du processus global. Cette thèse porte sur les défis de l'application de la théorie inverse du système et des techniques FDD basées sur des modèles pour traiter le problème articulaire du diagnostic des fautes et de l'analyse des causes racines (FD et RCA). Nous étudions ensuite le problème de l'inversibilité de la gauche, de l'observabilité et de la diagnosticabilité des fauts du système interconnecté, formant un algorithme FD et RCA multi-niveaux basé sur un modèle. Ce système de diagnostic permet aux composants individuels de surveiller la dynamique interne localement afin d'améliorer l'efficacité du système et de diagnostiquer des ressources de fautes potentielles pour localiser un dysfonctionnement lorsque les performances du système global se dégradent. Par conséquent, un moyen d'une combinaison d'intelligence locale avec une capacité de diagnostic plus avancée pour effectuer des fonctions FDD à différents niveaux du système est fourni. En conséquence, on peut s'attendre à une amélioration de la localisation des fauts et à de meilleurs moyens de maintenance prédictive. La nouvelle structure du système, ainsi que l'algorithme de diagnostic des fautes, met l'accent sur l'importance de la RCA de défaut des dispositifs de terrain, ainsi que sur l'influence de la dynamique interne locale sur la dynamique globale. Les contributions de cette thèse sont les suivantes: Tout d'abord, nous proposons une structure de système non linéaire interconnecté inversible qui garantit le fauts dans le sous-système de périphérique de terrain affecte la sortie mesurée du système global de manière unique et distincte. Une condition nécessaire et suffisante est développée pour assurer l'inversibilité du système interconnecté qui nécessite l'inversibilité de sous-systèmes individuels. Deuxièmement, un observateur interconnecté à deux niveaux est développé; Il se compose de deux estimateurs d'état, vise à fournir des estimations précises des états de chaque sous-système, ainsi que l'interconnexion inconnue. En outre, il fournira également une condition initiale pour le reconstructeur de données et le filtre de fauts local une fois que la procédure FD et RCA est déclenchée par tout fauts. D'une part, la mesure utilisée dans l'estimateur de l'ancien sous-système est supposée non accessible; La solution est de la remplacer par l'estimation fournie par l'estimateur de ce dernier sous-système. / Many of the vital services of everyday life depend on highly complex and interconnected engineering systems; these systems consist of large number of interconnected sensors, actuators and system components. The study of interconnected systems plays a significant role in the study of reliability theory of dynamic systems, as it allows one to investigate the properties of an interconnected system by analyzing its less complicated subcomponents. Fault diagnosis is crucial in achieving safe and reliable operations of interconnected control systems. In all situations, the global system and/or each subsystem can be analyzed at different levels in investigating the reliability of the overall system; where different levels mean from system level down to the subcomponent level. In some cases, it is important to determine the abnormal information of the internal variables of local subsystem, in order to isolate the causes that contribute to the anomalous operation of the overall process. For example, if a certain fault appears in an actuator, the origin of that malfunction can have different causes: zero deviation, leakage, clogging etc. These origins can be represented as root cause of an actuator fault. This thesis concerns with the challenges of applying system inverse theory and model based FDD techniques to handle the joint problem of fault diagnosis & root cause analysis (FD & RCA) locally and performance monitoring globally. By considering actuator as individual dynamic subsystem connected with process dynamic subsystem in cascade, we propose an interconnected nonlinear system structure. We then investigate the problem of left invertibility, fault observability and fault diagnosability of the interconnected system, forming a novel model based multilevel FD & RCA algorithm. This diagnostic algorithm enables individual component to monitor internal dynamics locally to improve plant efficiency and diagnose potential fault resources to locate malfunction when operation performance of global system degrades. Hence, a means of acombination of local intelligence with a more advanceddiagnostic capability (combining fault monitoring anddiagnosis at both local and global levels) to performFDDfunctions on different levels of the plantis provided. As a result, improved fault localization and better predictive maintenance aids can be expected. The new system structure, together with the fault diagnosis algorithm, is the first to emphasize the importance of fault RCA of field devices, as well as the influences of local internal dynamics on the global dynamics. The developed model based multi-level FD & RCA algorithm is then a first effort to combine the strength of the system level model based fault diagnosis with the component level model based fault diagnosis. The contributions of this thesis include the following: Firstly, we propose a left invertible interconnected nonlinear system structure which guarantees that fault occurred in field device subsystem will affect the measured output of the global system uniquely and distinguishably. A necessary and sufficient condition is developed to ensure invertibility of the interconnected system which requires invertibility of individual subsystems. Second, a two level interconnected observer is developed which consists of two state estimators, aims at providing accurately estimates of states of each subsystem, as well as the unknown interconnection. In addition, it will also provide initial condition for the input reconstructor and local fault filter once FD & RCA procedure is triggered by any fault. Two underlyingissues are worth to be highlighted: for one hand, the measurement used in the estimator of the former subsystem is assumed not accessible; the solution is to replace it by the estimate provided by the estimator of the latter subsystem. In fact, this unknown output is the unknown interconnection of the interconnected system, and also the input of the latter subsystem.

Ce mémoire est consacré au développement de technologies de filtrage novatrices qui apportent un gain en performance permettant de répondre aux besoins de filtrage pour télécommunications spatiales à moyen et long termes. Il s’inscrit dans le projet ANR ATOMIQ coordonné par Thales Alenia Space ayant comme partenaires le laboratoire SPCTS et la société 3D CERAM. Le premier chapitre est constitué d’une étude bibliographique sur les filtres en bande Q et V ainsi que les technologies de fabrication 3D. Le deuxième chapitre est consacré à l’élaboration d’une nouvelle formulation d’alumine très pure à faible pertes et stable en température. Le troisième chapitre présente une conception de filtres hyperfréquences en bande Q et V à base de cavités résonantes diélectriques. Le quatrième chapitre concerne la fabrication des filtres par usinage en cru ainsi que la présentation des différents démonstrateurs fabriqués par stéréolithographie et moulage basse pression. Il présente aussi des solutions de correction post-fabrication par tir laser. Ce travail est original par l’utilisation de la stéréolithographie céramique 3D ainsi que du moulage basse pression pour fabriquer des filtres hyperfréquences de petites tailles en bande Q et V. / This thesis focus on the development of innovative filtering technologies that enhance the performance to meet the filtering requirements for spacial communications. It is part of the ANR project ATOMIQ coordinated by Thales Alenia Space with partners (SPCTS 3D CERAM). The first chapter consists of a literature review on the Q and V band filters as well as 3D manufacturing technologies. The second chapter is devoted to the development of a new formulation of highly pure, low losses and temperature stable alumina. The third chapter presents a microwave filter design in Q and V band based on a dielectric resonant cavity. The fourth chapter is about the manufacturing of filters and presentation of various demonstrators manufactured by stereolithography and low pressure molding. It also provides a post-production correction solutions based on laser shoots. This work is original because, to the best of our knowledge, 3D ceramic stereolithography and the low pressure molding have not been used to produce small sizes Q and V band microwave filters.

L’urbanisation transforme et fragmente le paysage en plus de changer son climat et d’induire une homogénéisation biotique mondiale, c’est-à-dire une perte de biodiversité inter-habitats. Qu’elles soient historiques ou contemporaines, naturelles ou humaines, les nombreuses perturbations au sein d’une ville compliquent l’étude des relations entre les plantes et leur environnement, mais l’originalité de cette thèse est de les décortiquer soigneusement à diverses échelles de temps et d’espace. Mes recherches visent à comprendre l’effet de l’urbanisation sur la diversité floristique et fonctionnelle des boisés. L’étude se déroule à Montréal et sur trois îles environnantes, au cœur de la région la plus peuplée du Québec. J’examine d’abord les changements temporels des communautés végétales d’un boisé, et identifie les processus en cause. La comparaison d’inventaires effectués au Bois-de-Saraguay (96 ha), avec ceux d’une étude similaire menée 30 ans plus tôt, a permis d’atteindre cet objectif. Je regarde ensuite s’il est possible de recourir aux ptéridophytes pour estimer l’intégrité forestière urbaine. À cette fin, la diversité ptéridologique a été répertoriée au sein de 82 boisés (paysage) et de 225 quadrats (microhabitats). Des variables révélatrices des perturbations ont servi à définir les niveaux d’intégrité. En troisième lieu, j’identifie les rôles des contraintes (filtres) associées à l’urbanisation et des processus sous-jacents dans l’assemblage des communautés de sous-bois. Pour ce faire, la diversité des plantes vasculaires de sous-bois a été recensée dans 50 boisés et 431 quadrats. Avec ces données, 18 aspects de la diversité taxinomique et fonctionnelle ont été examinés. Des filtres de grande (paysage) et fine (habitat) échelles ont été définis à partir de variables environnementales et spatiales. Mon dernier objectif consiste à dresser le portrait de la flore de l’aire d’étude. Mon analyse des communautés du Bois-de-Saraguay révèle qu’une homogénéisation fonctionnelle du sous-bois s’y est produite. Celle-ci résulte d’une réorganisation spatiale des populations dans laquelle des espèces similaires — comprenant les plantes ligneuses à fruits charnus et clonales — sont devenues dominantes. Selon mes résultats, ces changements ont commencé grâce à des événements de dissémination des espèces, puis en suivant les perturbations anthropiques en place. Mon analyse de la diversité ptéridologique montre qu’elle diminue dans les boisés perturbés par l’effet d’îlots de chaleur et par l’effet de lisières. Des niveaux d’intégrité du paysage forestier et des microhabitats peuvent donc être indiqués par les ptéridophytes. Mon analyse de la flore de sous-bois montre que les caractéristiques contemporaines des forêts, de la matrice urbaine et des habitats locaux représentent les trois catégories de filtres qui façonnent le plus d’aspects de la diversité végétale. L’histoire forestière influence peu d’aspects, hormis la présence de plantes exotiques par exemple. L’assemblage des communautés est principalement contrôlé par l’environnement et très secondairement par des processus spatiaux tels que la dissémination végétale. L’analyse des filtres révèle que les grands boisés sont riches en espèces, alors que les petits ou ceux de formes allongées favorisent les plantes clonales ou de grande taille. Les plantes se disséminant sans assistance se rencontrent davantage dans les boisés des zones faiblement urbanisées, les arbustes exotiques dans les zones résidentielles et les espèces à fruits adhésifs dans les zones fortement bâties. Les îlots de chaleur font chuter la diversité de traits fonctionnels. À petite échelle, la couverture arborée et arbustive influence fortement le type de diversité des sous-bois. De plus, mes inventaires dévoilent que les boisés étudiés sont très riches en plantes indigènes, qu’ils recèlent encore de nouvelles espèces pour le Québec, et ne comptent pas moins de 20 % de la flore provinciale. En somme, ma thèse milite en faveur de la conservation de l’ensemble des boisés urbains, même ceux de petite taille. / Urbanization transforms and fragments the landscape. It also changes its climate and induces a global biotic homogenization, namely a loss of between-habitat biodiversity. Whether historical or contemporary, natural or human, the numerous disturbances within a city make it difficult to study the relationships between plants and their environment. The originality of this thesis is to dissect them at various scales of time and space carefully. In this context, my main aim is to understand the effect of urbanization on the floristic and functional diversity of woodlands. My study takes place in Montreal and on three surrounding islands of the most populated region of Quebec. I first examine the temporal changes of communities in a forest park and identify the processes involved. The comparison of inventories carried out in the Bois-de-Saraguay (96 ha), with similar surveys conducted 30 years ago, made it possible to achieve this objective. Second, I consider the possibility of using pteridophytes to estimate the urban forest integrity. To this end, I recorded pteridological diversity among 82 woodlands (landscape) and 225 quadrats (microhabitats). I used metrics of disturbances to define the integrity levels. Third, I identify the roles of constraints (filters) associated with urbanization and underlying processes in the assembly of understorey communities. To this aim, I identified the diversity of understorey vascular plants in 50 woodlands and 431 quadrats. From these data, I examined 18 taxonomic and functional diversity aspects. I defined large (landscape) and fine (habitat) scale filters based on environmental and spatial variables. My final objective is to describe the flora of the study area. My analyses reveal that a functional homogenization occurred in the understorey communities of the Bois-de-Saraguay. This homogenization results from a spatial reorganization of communities in which species with similar traits — including woody plants with fleshy fruits and clonality — became dominant. According to my results, these changes began through species dispersal events, then following anthropogenic disturbances in place. Pteridological diversity decreases in woodlands disturbed by the heat island effect and by the edge effect, suggesting that this group of species is a good surrogate for urban forest integrity. My analyses of the understorey flora show that the contemporary features of forests, urban matrix and local habitats represent the three categories of filters that shape the most aspects of plant diversity. Forest history influences few aspects, apart from the presence of exotic plants for example. The assembly of communities is mainly controlled by the environment and secondarily by spatial processes such as plant dispersal. Analysis of the filters reveals that large woodlands are species rich, while small or elongated ones favor tall or clonal plants. Plants with unassisted dispersal are more common in forests located in weakly urbanized areas, exotic shrubs in residential areas, and adhesive-fruit species in highly built-up areas. Urban heat islands significantly reduced the diversity of functional traits. At the fine scale, tree and shrub cover strongly influences the type of understorey diversity. Finally, my inventories reveal that the studied forests are very rich in native plants. They still harbor unrecorded species for Québec and account for no less than 20% of the provincial flora. Overall, my thesis argues for the preservation of all the urban forests, even small ones.

La surdité professionnelle constitue un problème de santé publique important, avec une prévalence estimée de 10 à 16%. Les études animales ont mis en évidence une perte des synapses entre les cellules ciliées internes et le nerf auditif et des fibres auditives présentant une activité spontanée faible. Cette synaptopathie cochléaire se manifesterait avant la dégradation des seuils auditifs et la perte des cellules ciliées externes, étant ainsi un précurseur à la surdité professionnelle. L’audiogramme utilisé en milieu clinique ne permet pas de mesurer la synaptopathie cochléaire, se contentant seulement de quantifier la perte d’audibilité causée par l’exposition au bruit. Des études post-mortem humaines ont permis d’identifier une synaptopathie cochléaire, similaire à celle observée dans le modèle animal. Étant donné que la quantification des synapses chez l'humain vivant n'est pas possible, les chercheurs se sont concentrés sur le développement d’outils pouvant servir de marqueur indirect de la synaptopathie cochléaire. À cet égard, les résultats sont divergents d’une étude à l’autre. Il est possible que ces outils ne soient pas sensibles ou que l’exposition au bruit investiguée dans la littérature ne soit pas suffisante pour entraîner une synaptopathie cochléaire chez l’humain. L’objectif de cette thèse est donc d’évaluer les effets d’une exposition au bruit industriel continu et au bruit impulsionnel, qui pourraient s’avérer plus nocives et entraîner un processus précoce de synaptopathie cochléaire. Des individus présentant des seuils auditifs et des émissions otoacoustiques dans la normale ont été investigués à l’aide de mesures électrophysiologiques et psychoacoustiques. Dans la première étude, 40 participants exposés au bruit industriel continu et 40 participants sans exposition au bruit industriel continu ont été recrutés et évalués à l’aide d’un test de perception de la parole dans le bruit (SPiN) et de différentes composantes du potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEATC). L’exposition au bruit des participants a été mesurée par dosimétrie. Les résultats ne montrent pas d’association entre l’exposition au bruit et les variables du PEATC et du SPiN. Dans la deuxième étude, 27 participants militaires exposés au bruit impulsionnel et 13 participants sans exposition au bruit impulsionnel ont été recrutés. Les PEATC, l’électrocochléographie, le SPiN et la largeur des filtres auditifs rectangulaires équivalents (ERB) ont été mesurés. L’exposition au bruit des participants a été quantifiée à l’aide du Noise Exposure Structured Interview. Les résultats montrent une réduction de l’amplitude de l’onde I, un allongement de la latence de l’onde V, des performances réduites de SPiN et un ERB plus large à 4 kHz chez les militaires exposés au bruit impulsionnel, en comparaison aux participants sans exposition au bruit impulsionnel. Cette thèse est importante d’un point de vue de santé publique puisqu’elle suggère que certains outils cliniques simples, comme la mesure des filtres auditifs, pourraient permettre de détecter les premiers signes d’un dommage auditif avant l’apparition d’une surdité professionnelle mesurée par l’audiogramme. Les résultats renforcent l’importance de la sensibilisation aux risques induits par l’exposition au bruit afin de prévenir l’apparition des troubles de communication et des situations de handicap découlant de la présence d’une surdité professionnelle. / Occupational hearing loss constitutes an important public health problem, with an estimated prevalence of 10 to 16%. Animal studies have shown a phenomenon of synapses dysfunction between the inner hair cells and the auditory nerve and a preferential loss of low spontaneous rate auditory fibers. This cochlear synaptopathy manifests itself before the degradation of hearing thresholds and the loss of outer hair cells, thus being a precursor damage to occupational hearing loss. The audiogram used in a clinical setting does not measure cochlear synaptopathy, only quantifying the loss of audibility caused by noise exposure. In humans, post-mortem studies have identified a process of cochlear synaptopathy, similar to that observed in the animal model. Since quantification of synapses in living humans is not possible, researchers focused on developing a noninvasive measurement that could serve as an indirect marker for cochlear synaptopathy. Several tools have been proposed, but the results vary from one study to another. It is possible that these tools are not sensitive or that noise exposures investigated in the literature is not sufficient to cause cochlear synaptopathy in humans. The objective of this thesis is therefore to evaluate the effects of exposure to continuous industrial noise and impulse noise, which could prove to be more harmful and lead to an accelerated process of cochlear synaptopathy. To this end, individuals with normal hearing thresholds and otoacoustic emissions were investigated using electrophysiological and psychoacoustical measurements. In the first study, 40 participants with occupational noise exposure and 40 participants without occupational noise exposure were recruited and evaluated using a speech perception in noise (SPiN) test and different components of the auditory brainstem response (ABR). Participants’ noise exposure was measured by dosimetry. The results do not show an association between noise exposure and the ABR and SPiN variables. In the second study, 27 military participants exposed to impulse noise and 13 participants without exposure to impulse noise were recruited. ABR, electrocochleography, SPiN and the equivalent rectangular bandwidth (ERB) of auditory filters were measured. Participants' noise exposure was quantified using the Noise Exposure Structured Interview. Results show a reduced wave I amplitude, a lengthened wave V latency, a reduced SPiN performance, and a broader ERB at 4 kHz in military recruits exposed to impulse noise, compared to participants without exposure to impulse noise. This thesis is important from a public health point of view since it suggests that certain simple clinical tools, such as the measurement of auditory filters, might make it possible to detect the first signs of auditory damage before the onset of hearing loss measured by the audiogram. Results reinforce the importance of raising awareness to the risks induced by noise exposure in order to prevent the appearance of communication disorders and handicaps resulting from the presence of occupational hearing loss.

This paper investigates the potential of augmented reality (AR) as a navigational aid for individuals with Alzheimer’s disease (AD), offering innovative solutions to the evolving challenges of AD care. As the disease progresses, patients often require more assistance and may transition to care centers, resulting in reduced independence. Prior to this, home-based care aims to stimulate cognitive functions and preserve autonomy. To enhance their freedom and mobility, it is proposed to leverage AR technology to create a first-person navigational aid addressing the unique needs of AD patients. The research confronts two primary challenges: firstly, exploring the design of AR navigational aids customized for individuals with Alzheimer’s disease adapted to outdoor use. Then, it aims to develop an outdoor localization system for the HoloLens 2 and evaluate its performance. Despite limitations induced by the approximate positioning, various types of aids compatible with the technical constraints faced have been envisioned. A set of features was implemented using the optical see-through AR headset HoloLens 2. These features included two distinct types of holograms (Arrow and Wind) and the ability to catch user attention prior to turns, allowing us to explore the effectiveness of these design choices. They were evaluated through a user study involving 15 healthy participants. Usability and task load were measured with Nasa-TLX and SUS questionnaires. An approximate positioning for outdoor use of the HoloLens 2 was elaborated using a smartphone as a GPS receiver, and a Kalman filter for filtering and fusion with IMU data. This enables to reach positioning accuracy at the meter level. This research demonstrates the promising utility of AR in assisting navigation in outdoor environments. Despite few significant results, the Arrow hologram appears to be a better fit for usability and users’ personal preferences. Further research is needed to get significant results on the impact of adaptive aids. The outdoor use of AR navigational aids is still limited by the poor visibility of holograms outdoors and low positioning accuracy. / Denna artikel utforskar potentialen hos förstärkt verklighet (AR) som navigationshjälpmedel för personer med Alzheimers sjukdom (AD) och erbjuder innovativa lösningar inom AD-vård. När sjukdomen fortskrider behöver patienterna mer hjälp och kan övergå till vårdcentraler, vilket minskar deras självständighet. Hemvård strävar efter att stimulera kognitiva funktioner och bevara autonomi. Vi föreslår utnyttja AR-teknologi för en skräddarsydd navigeringshjälp i första person för AD-patienters behov. Forskningen möter två utmaningar: att utforska AR-navigeringshjälpmedel för personer med Alzheimers sjukdom och anpassade för utomhusanvändning. Vi strävar efter att utveckla utomhuslokaliseringssystem för HoloLens 2 och utvärdera prestanda. Trots begränsningar på grund av ungefärlig positionering kan vi föreställa oss hjälpmedel som är kompatibla med tekniska begränsningar. Vi använde HoloLens 2 med funktioner som två hologramtyper och användaruppmärksamhetsfångst före svängar, utvärderat med 15 deltagare. Vi skapade ungefärlig positionering för HoloLens 2 utomhus med en smartphone som GPS-mottagare, med Kalman-filtrering och IMU-fusion för meter-noggrannhet. Forskningen visar AR:s lovande nytta i utomhusnavigering. Trots få signifikanta resultat verkar pilhologrammet passa användbarhet och preferenser bättre. Mer forskning behövs för att bedöma adaptiva hjälpmedels effekter. Användningen av AR-navigeringshjälpmedel utomhus begränsas av dålig synlighet och låg positionsnoggrannhet. / Cet article explore le potentiel de la réalité augmentée (RA) comme aide à la navigation pour les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer (MA), offrant une solution novatrice aux défis en constante évolution des soins liés à la MA. À mesure que la maladie progresse, les patients ont souvent besoin d’une assistance accrue et sont transférés dans des centres de soins, ce qui diminue leur indépendance. Avant cela, les soins à domicile visent à stimuler leurs fonctions cognitives et à préserver leur autonomie. Dans cette optique, nous proposons d’utiliser la RA pour créer une aide à la navigation à la première personne adaptée aux besoins spécifiques des patients atteints de la MA. La recherche aborde deux défis principaux : la conception d’aides à la navigation en RA pour les personnes atteintes de la MA, adaptées à une utilisation en extérieur, et le développement d’un système de localisation en extérieur pour HoloLens 2, suivi de son évaluation. Malgré les limitations liées au positionnement approximatif, nous avons envisagé différents types d’aides compatibles avec ces contraintes techniques. Nous avons mis en place un ensemble de fonctionnalités en utilisant le casque de RA HoloLens 2. Ces fonctionnalités incluent deux types d’hologrammes (Flèche et Vent) et la capacité à attirer l’attention de l’utilisateur avant les virages, nous permettant d’explorer l’efficacité de ces choix de conception. Ils ont été évalués lors d’une étude avec 15 participants en bonne santé. Nous avons élaboré une méthode de positionnement approximatif pour une utilisation en extérieur de l’HoloLens 2 en utilisant un smartphone comme récepteur GPS, avec un filtre de Kalman pour le filtrage et la fusion avec des données inertielles, permettant d’atteindre une précision de positionnement au mètre. Cette recherche démontre l’utilité prometteuse de la RA dans l’assistance à la navigation en extérieur, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour obtenir des résultats significatifs sur l’impact des aides adaptatives. L’utilisation des aides à la navigation en RA en extérieur est encore limitée par la visibilité réduite des hologrammes en extérieur et la faible précision du positionnement.

Cette thèse présente trois techniques innovantes de spectrométrie, l'une en domaine infrarouge, l'autre en visible, et la troisième en ultraviolet. Deux d'entres elles sont utilisées par l'instrument Spicam-Light à bord de la sonde spatiale Mars-Express pour l'étude de l'atmosphère de Mars. La troisième concerne la spectrométrie à haute résolution depuis le sol, et est dédiée aux mesures de vitesses radiales stellaires pour la recherche de planètes extrasolaires à l'Observatoire de Haute Provence avec l'Accéléromètre Astronomique Absolu.<br />L'étude présente le concept révolutionnaire des spectromètres UV et IR de l'instrument Spicam-Light à travers une description technique détaillée. Elle s'accompagne des résultats, des étalonnages, des estimations photométriques avant l'envol et des performances en vol. L'étude sur l'AAA expose le développement instrumental important de cet appareil. Elle s'accompagne des résultats obtenus pour illustrer ses performances actuelles et potentielles.

Cette thèse traite de l'estimation d'un canal de communication radio-mobile multi-bond. La communication entre l'émetteur et le récepteur est ainsi faite par l'intermédiaire de relais (de type « Amplify and-Forward ») en série. Les différents éléments (émetteurs, relais, récepteurs) peuvent être fixes ou mobiles. Chaque lien de communication (chaque bond) est modélisé par un canal de Rayleigh à évanouissements plats, avec un spectre Doppler issu de deux environnements possibles de diffusion : en deux dimensions (2D, amenant le spectre en U de Jakes), ou en trois dimensions (3D, amenant un spectre Doppler plat). L'objectif majeur de la thèse est l'estimation dynamique du canal global issue de la cascade des différents liens. A cette fin, la cascade de canaux est approchée par une modèle auto-régressif du premier ordre (AR (1)), et l'estimation est réalisée à l'aide d'un algorithme standard, le filtre de Kalman. La méthode couramment utilisée dans la littérature pour fixer le paramètre du modèle AR(1) est basée sur un critère de « corrélation matching » (CM). Cependant, nous montrons que pour des canaux à variations lentes, un autre critère basé sur la minimisation de la variance asymptotique (MAV) de la sortie du filtre de Kalman est plus approprié. Pour les deux critères, CM et MAV, cette thèse donne une justification analytique en fournissant des formules approchées de la variance d'estimation par le filtre de Kalman, ainsi que du réglage optimal du paramètre du modèle AR(1). Ces formules analytiques sont données en fonctions des fréquences Doppler et du rapport signal sur bruit, pour les environnements de diffusion 2D et 3D, quel que soit le nombre et le type de bonds (fixe-mobile ou mobile-mobile). Les résultats de simulations montrent un gain considérable en termes de l'erreur quadratique moyenne (MSE) de l'estimateur de canal bien réglé, en particulier pour le scénario le plus courant de canal à évanouissements lents. / This thesis deals with the estimation of the multihop Amplify-and-Forward relay communications. The various objects (transmitter, relays, receivers) can be fixed or mobile. Each link is modeled by a flat fading Rayleigh channel, with a Doppler spectrum resulting from two-dimensional (2D, leading to the U-shape Dopller spectrum) or three-dimensional (3D, leading to a flat Doppler spectrum) scattering environments. The cascade of channel hops is approximated by a first-order autoregressive (AR(1)) model and is tracked by a standard estimation algorithm, the Kalman Filter (KF). The common method used in the literature to tune the parameter of the AR(1) model is based on a Correlation Matching (CM) criterion. However, for slow fading variations, another criterion based on the off-line Minimization of the Asymptotic Variance (MAV) of the KF is shown to be more appropriate. For both the CM and MAV criteria, this thesis gives analytic justification by providing approximated closed-form expressions of the estimation variance in output of the Kalman filter, and of the optimal AR(1) parameter. The analytical results are calculated for given Doppler frequencies and Signal-to-Noise Ratio for both scattering environments, whatever the number and type of transmission hops (Fixed-to-Mobile or Mobile-to-Mobile). The simulation results show a considerable gain in terms of the Mean Square Error (MSE) of the well tuned Kalman-based channel estimator, especially for the most common scenario of slow-fading channel.

L'objectif de cette thèse est de proposer l'approche la plus appropriée afin de minimiser le coût d'intégration de petite éolienne dans un micro-réseau DC urbain. Une petit éolienne basé sur un machine synchrone à aimant permanent (MSAP) est considéré à étudier. Un état de l'art concernant les énergies renouvelables, micro-réseau DC, et la production d'énergie éolienne, est fait. Comme le capteur mécanique de cette structure est relativement d'un coût élevé, les différents types de contrôle pour un système de conversion éolienne sont présentés afin de choisir une structure active de conversion d'énergie et un MSAP sans capteur. Par conséquent, un estimateur de vitesse/position est nécessaire pour contrôler le système. Ainsi, les méthodes différentes proposées dans la littérature sont considérées et classifiées à étudier dans les détails, puis les plus efficaces et largement utilisés sont à vérifier dans la simulation et expérimentalement pour le système étudié. Les méthodes choisies sont: estimation de la flux de rotor avec boucle à verrouillage de phase (PLL), observateur à mode glissement (SMO), observateur de Luenberger d'ordre réduit, et filtre de Kalman étendu (EKF). Face à d'autres méthodes, l'estimateur basé sur un modèle EKF permet une commande sans capteur dans une large plage de vitesse et estime la vitesse de rotation avec une réponse rapide. Le réglage des paramètres EKF est le problème principal à sa mise en œuvre. Par conséquent, pour résoudre ce problème, la thèse présente une méthode adaptative, à savoir réglage-adaptatif d’EKF. En conséquence, et grâce à cette approche, le coût total du système de conversion est réduite et la performance est garantie et optimisée. / The aim of this thesis is to propose the most appropriate approach in order to minimize the cost of integration of a wind generator into a DC urban microgrid. A small-scale wind generator based on a permanent magnet synchronous machine (PMSM) is considered to be studied. A state of the art concerning the renewable energies, DC microgrid, and wind power generation is done. As the mechanical sensor for this structure is relatively of high cost, various types of wind conversion system control are presented in order to choose an energy conversion active structure and a sensorless PMSM. Therefore, a speed/position estimator is required to control the system. Thus, different methods proposed in literatures are considered and classified to be studied in details, and then the most effective and widely used ones are to be verified in simulation and experimentally for the studied system. The methods which are chosen are: rotor flux estimation with phase locked loop (PLL), sliding mode observer (SMO), Luenberger observer of reduced order, and extended Kalman filter (EKF). Facing to other methods, the EKF model-based estimator allows sensorless drive control in a wide speed range and estimates the rotation speed with a rapid response. The EKF parameters tuning is the main problem to its implementation. Hence, to solve this problem, the thesis introduces an adaptive method, i.e. adaptive-tuning EKF. As a result and grace to this approach, the total cost of conversion system is reduced and the performance is guaranteed and optimized.

La nécessaire représentation en échelle du monde nous amène à expliquer pourquoi la théorie des ondelettes en constitue le formalisme le mieux adapté. Ses performances sont comparées à d'autres outils : la méthode des étendues normalisées (R/S) et la méthode par décomposition empirique modale (EMD).La grande diversité des bases analysantes de la théorie des ondelettes nous conduit à proposer une approche à caractère morphologique de l'analyse. L'exposé est organisé en trois parties.Le premier chapitre est dédié aux éléments constitutifs de la théorie des ondelettes. Un lien surprenant est établi entre la notion de récurrence et l'analyse en échelle (polynômes de Daubechies) via le triangle de Pascal. Une expression analytique générale des coefficients des filtres de Daubechies à partir des racines des polynômes est ensuite proposée.Le deuxième chapitre constitue le premier domaine d'application. Il concerne les plasmas de bord des réacteurs de fusion de type tokamak. Nous exposons comment, pour la première fois sur des signaux expérimentaux, le coefficient de Hurst a pu être mesuré à partir d'un estimateur des moindres carrés à ondelettes. Nous détaillons ensuite, à partir de processus de type mouvement brownien fractionnaire (fBm), la manière dont nous avons établi un modèle (de synthèse) original reproduisant parfaitement la statistique mixte fBm et fGn qui caractérise un plasma de bord. Enfin, nous explicitons les raisons nous ayant amené à constater l'absence de lien existant entre des valeurs élevées du coefficient d'Hurst et de supposées longues corrélations.Le troisième chapitre est relatif au second domaine d'application. Il a été l'occasion de mettre en évidence comment le bien-fondé d'une approche morphologique couplée à une analyse en échelle nous ont permis d'extraire l'information relative à la taille, dans un écho rétrodiffusé d'une cible immergée et insonifiée par une onde ultrasonore / The necessary scale-based representation of the world leads us to explain why the wavelet theory is the best suited formalism. Its performances are compared to other tools: R/S analysis and empirical modal decomposition method (EMD). The great diversity of analyzing bases of wavelet theory leads us to propose a morphological approach of the analysis. The study is organized into three parts. The first chapter is dedicated to the constituent elements of wavelet theory. Then we will show the surprising link existing between recurrence concept and scale analysis (Daubechies polynomials) by using Pascal's triangle. A general analytical expression of Daubechies' filter coefficients is then proposed from the polynomial roots. The second chapter is the first application domain. It involves edge plasmas of tokamak fusion reactors. We will describe how, for the first time on experimental signals, the Hurst coefficient has been measured by a wavelet-based estimator. We will detail from fbm-like processes (fractional Brownian motion), how we have established an original model perfectly reproducing fBm and fGn joint statistics that characterizes magnetized plasmas. Finally, we will point out the reasons that show the lack of link between high values of the Hurst coefficient and possible long correlations. The third chapter is dedicated to the second application domain which is relative to the backscattered echo analysis of an immersed target insonified by an ultrasonic plane wave. We will explain how a morphological approach associated to a scale analysis can extract the diameter information