Dans le cadre des systèmes de positionnement par satellite GNSS (« Global Navigation Satellite Systems »), l’intégritéde la navigation d’un utilisateur est gérée en réception par la détection, l’identification voire l’exclusion de mesures depseudo-distance jugées erronées. Généralement basés sur le concept a posteriori RAIM (« Receiver Autonomous IntegrityMonitoring »), les algorithmes de contrôle autonome d’intégrité fournissent de hautes performances pour l’aviation civile,dont le contexte de navigation est caractérisé par une forte visibilité des satellites et peu de signaux parasites captéspar l’antenne réceptrice. L’algorithme WLSR RAIM est communément utilisé dans ce cadre. Néanmoins, les techniquesRAIM ne sont pas compatibles avec la navigation terrestre en milieu contraint. En effet, le contexte urbain est notammentcaractérisé par un masquage récurrent des signaux satellitaires directs ainsi que la réception de multi-trajets générés parl’environnement proche du récepteur. RAIM ne prend pas en compte l’ensemble des données disponibles en réception,dégradant ainsi fortement ses performances. Il est donc nécessaire de développer des méthodes de contrôle d’intégritécompatibles avec un tel contexte de navigation. Pour cela, la thèse propose d’étudier l’apport d’informations GNSS a priorinon utilisées par les techniques RAIM. Deux paramètres principaux ont été exploités : le signal GNSS brut reçu et lesestimations de directions d’arrivée des signaux satellitaires DOA (« Direction Of Arrival »). La première étape a consisté à implémenter une méthode a priori qui évalue la cohérence du positionnement estimé par rapport au signal brut directement reçu. Cette méthode a été nommée Direct-RAIM (D-RAIM) et a démontré une forte sensibilité de détection, permettant d’anticiper d’éventuels risques sur la navigation et de caractériser plus finement la qualité de l’environnement proche du récepteur. Toutefois, le caractère a priori de l’approche engendre de potentielles non détection d’erreurs en cas de modèle de signal défectueux. Afin de contourner cette limitation, un couplage WLSRRAIM – D-RAIM a été développé, nommé Hybrid-RAIM (H-RAIM). Une telle approche permet de combiner robustesse etsensibilité apportées par ces techniques respectives. Le second axe de recherche a mis en évidence la contribution de l’information des DOA dans un contrôle autonome d’intégrité. L’intégration d’un réseau d’antennes en réception permet d’obtenir l’estimation des DOA pour l’ensemble dela constellation visible. Théoriquement, l’évolution jointe des DOA est directement liée à l’attitude du réseau. Cet aspectpermet donc de détecter toute incohérence sur une ou plusieurs voies en cas d’estimation(s) de DOA biaisée(s), par rapportà l’ensemble de la constellation. L’algorithme RANSAC (« RANdom SAmple Consensus») a été utilisé afin de détecter toutcomportement aberrant dans l’estimation des DOA, et ainsi mesurer la confiance que l’utilisateur peut placer dans chaquevoie. L’algorithme WLSR RAIM RANSAC a ainsi été implémenté. L’intégration de la composante DOA permet d’ajouterun degré de liberté dans le contrôle autonome d’intégrité côté récepteur et ainsi d’affiner la détection voire l’exclusiond’erreurs. Au cours de cette thèse, un récepteur logiciel a été implémenté, permettant de traiter des signaux Galileo, de lagénération du signal jusqu’au positionnement puis au contrôle d’intégrité. Ce récepteur a pu être évalué à partir de donnéessimulées en environnement urbain. / In Global Navigation Satellite Systems (GNSS) applications, integrity is managed at the reception side by detection,identification and exclusion of faulty pseudorange measurements. Usually based on the a posteriori Receiver AutonomousIntegrity Monitoring (RAIM) concept, integrity techniques provide high performances for civil aviation, with a navigationcontext defined by a clear-sky environment. WLSR RAIM is commonly used. Nevertheless, RAIM techniques are notcompatible with a terrestrial navigation in harsh environments. For instance, urban areas are characterized by a poorvisibility and the reception of many multipaths derived from the receiver closed-environment. RAIM does not consider allthe available data in the reception chain, which dramatically deteriorates the detection performances. Hence, it is necessaryto develop integrity process compatible with such a navigation context. This PhD work studies the contribution of GNSSa priori information, disused by conventional RAIM techniques. Two main parameters have been exploited : the receivedraw GNSS signal and the Directions Of Arrival (DOA) estimations.This first step was devoted to the development of an a priori method which evaluates the consistence of the estimatedPosition Velocity Time (PVT) vector of the receiver with respect to the raw GNSS signal. This method has been calledDirect-RAIM (D-RAIM) and has shown high detection sensitivity, allowing the user to anticipate navigation risks and todefine precisely the quality of the receiver closed-environment. However, the a priori aspect of this approach may lead tonavigation error missed detections if the signal model is getting flawed. In order to circumvent this limitation, a WLSRRAIM – D-RAIM coupling has been developed, called Hybrid-RAIM (H-RAIM). Such an approach merges the robustnessand the sensitivity brought by both techniques.The second research step has brought to light the contribution of the DOA information in an autonomous integritymonitoring. Using an antenna array, the user can get the DOA estimations for all satellites in view. Theoretically, the DOAjoint evolution is directly correlated with the array rotation angles. Hence, any mismatch on the DOA estimations withrespect to the global constellation can be detected. RANdom Sample Consensus (RANSAC) algorithm has been used inorder to detect any faulty DOA evolution, derived from inconsistencies in reception linked to potential navigation risks :RANSAC measures the trust that the user can place in each channel. Therefore, a WLSR RAIM RANSAC algorithmhas been developed. The integration of the DOA component adds a degree of freedom in receiver autonomous integritymonitoring, refining the error detection and exclusion.Last but not least, a software receiver has been implemented processing Galileo data, from the signal generation to positioningand integrity monitoring. This software has been evaluated by simulated data characterizing urban environments.

Le travail présenté dans ce mémoire traite de l’étude comportementale, de la conception et de la validation d’une nouvelle architecture, basée sur le couplage d’O.C.T différentiels, appliquée à la commande électronique de l’orientation du diagramme de rayonnement d’un réseau d’antennes linéaire. Après avoir optimisé la structure de l’O.C.T différentiel, qui constitue le corps du circuit de commande, selon une méthode graphique qui visualise les différentes contraintes imposées par le système afin de minimiser son bruit de phase et sa consommation, l’O.C.T à sorties différentielles a été réalisé en technologie NXP BiCMOS SiGe 0,25 μm puis mesuré en boîtier. Etant donné que la direction de rayonnement d’une antenne réseau dépend de la valeur du déphasage imposé entre les signaux envoyés sur deux antennes adjacentes, les équations théoriques modélisant deux O.C.T couplés et permettant d’extraire les amplitudes et le déphasage entre les différents signaux ont été décrites. La dernière étape a alors consisté en la réalisation de deux réseaux constitués respectivement de deux et de quatre O.C.T couplés au moyen d’une résistance puis d’un transistor MOS fonctionnant en zone ohmique. L’approche de couplage proposée a été validée en se basant sur les résultats de mesures effectués. De plus, l’impact de l’utilisation de structures différentielles sur la plage de déphasage obtenue et donc sur le dépointage réalisé a également été présenté ce qui nous a permis de conclure sur l’efficacité du circuit de commande proposé. / The work presented in this thesis deals with the study, design, and validation of a new architecture based on the coupling of differential voltage controlled oscillators (VCO) applied to the beamsteering of a linear antenna array. After optimizing the differential VCO structure, with a graphical optimization approach while satisfying design constraints imposed, in order to minimize the phase noise and power consumption, the differential VCO was realized in NXP BiCMOS SiGe 0.25 µm process and then measured. Since the radiation direction of an antenna array depends on the phase difference imposed between the two signals on adjacent antennas, the theoretical equations modeling two coupled VCOs, and allowing the extraction of the amplitude and phase difference between the outputs signals have been presented. The last step was the realization of two arrays consisting respectively of two and four VCOs coupled through a resistor and a MOS transistor operating in the triode region. The proposed coupling approach is validated based on the obtained measurement results. Furthermore, the impact of the use of differential structures on the phase shift range obtained and thus on the beam-scanning range achieved was also presented allowing to conclude on the efficiency of the proposed architecture.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil d’investigation majeur donnant accès de manière non invasive à des nombreuses informations quantitatives et fonctionnelles. La qualité des images obtenues (rapport-signal-sur-bruit, RSB) est cependant limitée dans certaines applications nécessitant des résolutions spatiales et/ou temporelles poussées. Afin d’améliorer la sensibilité de détection des équipements d’IRM, diverses orientations peuvent être suivies telles qu’augmenter l’intensité du champ magnétique des imageurs, améliorer les performances des systèmes de détection radiofréquence (RF), ou encore développer des séquences d’acquisition et des techniques de reconstruction d’images plus efficaces. La thématique globale dans laquelle s’inscrit cette thèse concerne le développement des systèmes de détection RF à haute sensibilité pour l’IRM à haut champ chez l’homme. En particulier, des antennes auto-résonantes basées sur le principe des lignes de transmission sont utilisées parce qu’elles peuvent être réalisée sur substrat souple. Cette adaptabilité géométrique du résonateur permet d’ajuster précisément sa forme aux spécificités morphologiques de la zone anatomique observée, et ainsi d’augmenter le RSB. La première visée technologique de ce projet concerne le développement, de la conception jusqu’à la mise en œuvre dans un appareil 7 T corps entier, d’un système de détection RF flexible à haute sensibilité, utilisant des antennes miniatures associées en réseau. L’utilisation d’un réseau d’antennes miniatures permet d’obtenir des images sur un champ de vue élargi tout en conservant la haute sensibilité inhérente à chaque antenne miniature. De plus, la technologie de l’imagerie parallèle devient accessible, ce qui permet d’accélérer l’acquisition des images. De surcroît, un nouveau schéma de résonateur de ligne transmission avec un degré de liberté supplémentaire est introduit, ce qui permet de réaliser de grands résonateurs multi-tours pour l’IRM à haut champ. Cette thèse décrit le développement, la mise en œuvre et l’évaluation des nouveaux systèmes de détection RF au moyen de simulations analytiques et numériques, et des études expérimentales. / Magnetic resonance imaging (MRI), among other imaging techniques, has become a major backbone of modern medical diagnostics. MRI enables the non-invasive combined, identification of anatomical structures, functional and chemical properties, especially in soft tissues. Nonetheless, applications requiring very high spatial and/or temporal resolution are often limited by the available signal-to-noise ratio (SNR) in MR experiments. Since first clinical applications, image quality in MRI has been constantly improved by applying one or several of the following strategies: increasing the static magnetic field strength, improvement of the radiofrequency (RF) detection system, development of specialized acquisition sequences and optimization of image reconstruction techniques. This work is concerned with the development of highly sensitive RF detection systems for biomedical ultra-high field MRI. In particular, auto-resonant RF coils based on transmission line technology are investigated. These resonators may be fabricated on flexible substrate which enables form-fitting of the RF detector to the target anatomy, leading to a significant SNR gain. The main objective of this work is the development of a flexible RF coil array for high-resolution MRI on a human whole-body 7 T MR scanner. With coil arrays, the intrinsically high SNR of small surface coils may be exploited for an extended field of view. Further, parallel imaging techniques are accessible with RF array technology, allowing acceleration of the image acquisition. Secondly, in this PhD project a novel design for transmission line resonators is developed, that brings an additional degree of freedom in geometric design and enables the fabrication of large multi-turn resonators for high field MR applications. This thesis describes the development, successful implementation and evaluation of novel, mechanically flexible RF devices by analytical and 3D electromagnetic simulations, in bench measurements and in MRI experiments.