Thèse de doctorat : Sciences physiques et de l'ingénieur. Automatique : Bordeaux 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Résumé : / Abstract :

Thèse de doctorat : Sciences physiques et de l'Ingénieur. Automatique, productique, sigal et image : Bordeaux 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

Le réseau de surveillance spatiale des États-Unis suit en continu environ 23 000 objets spatiaux en orbite (RSO). L'exhaustivité de leur couverture de la population de RSO diminue progressivement avec la taille de l'objet et la réflectivité radar. Alors que la population de débris spatiaux proche du centimètre est mal représentée dans les catalogues, ces projectiles spatiaux peuvent causer de graves dommages aux satellites et aux engins spatiaux en plus d'être probablement beaucoup plus nombreuses que les gros débris. Ce projet de recherche se concentre sur la possibilité d'observation dans cette population de débris, en utilisant un système d'imagerie à champ large de haute sensibilité, avec une fréquence d'images rapide, dans le domaine du visible à partir d'une orbite terrestre basse. Le simulateur développé se concentre sur le scénario d'un satellite en orbite terrestre basse (LEO) et sa capacité à détecter les débris situés en LEO également. Dans le simulateur Matlab, un simple modèle sphérique spéculaire/diffus est utilisé pour les débris afin de calculer la magnitude apparente de l'objet dans toutes situations Soleil-débris-observateur. Les vitesses et orbites relatives des satellites et des débris sont également prises en compte afin de déterminer la longueur de la trace laissée par les débris sur une séquence d'exposition donnée et le nombre de photons par pixel. Le moment exact, la position, la longueur et l'orientation de la séquence contiennent des informations sur l'orbite de l'objet. La génération des étoiles en arrière-plan adaptées à la haute sensibilité du capteur est également une partie importante du simulateur. Les étoiles affectent la limite de détection des débris traversant le champ de vue. Ce simulateur nous permet de modifier divers paramètres du capteur afin d'optimiser la conception de la caméra. La conclusion de ce travail contribue à l'effort global sur la connaissance de la situation spatiale (SSA) en évaluant l'impact de l'inclusion de l'imagerie optique embarquée dans les systèmes de détection. / The United States Space Surveillance Network catalogs around 23 000 resident space objects. The completeness of their coverage of the true RSO population decreases gradually with object size and radar reflectivity. While the population of centimeter level space debris is poorly represented in the catalogs these space bullets can cause severe damage to satellites and space-crafts in addition to being likely much more numerous than larger pieces. This research project focuses on the ability to peek into this debris population using space-based high sensitivity, fast frame rate, wide field visible imaging from low Earth orbit. The developed simulator focuses on the capacity to obtain their orbits trajectories where the satellite and the space debris are in LEO. In the Matlab simulator, a simple specular/diffuse sphere model is used for the debris in order to generate the object's apparent magnitude for any Sun-debris-observer arrangement. Satellite and debris relative velocities and orbits are also considered in order to determine the length of the streak left by the debris on any given exposure sequence and the number of photons per pixel. The exact timing, position, length and orientation of the streak contains information constraining the object's orbit. The generation of representative star backgrounds matched to the sensor high sensitivity is also an important part of the simulator since it affects the effective limiting sensitivity to faint transiting source. This simulator allows us to trade various sensor parameters in order to optimize the camera design. The conclusion from this work contribute to the global effort in SSA by assessing the impact of including space based optical imagery in the detection mix.

Depuis le succès de la mission CLUSTER, nous pouvons étudier la structure tridimensionnelle des perturbations basse fréquence se propageant dans les régions clefs de la magnétosphère terrestre (magnétopause, queue magnétique). Afin d'aider l'interprétation de ces<br />données cette thèse propose un cadre théorique auto-cohérent visant à étudier la réponse linéaire<br />d'une couche de plasma non homogène à une perturbation initiale, dans l'approximation de la MHD<br />idéale. En particulier, le calcul est mené jusqu'à la reconstruction finale des signaux<br />spatio-temporels avec une discussion des amplitudes obtenues et des transferts énergétiques qui en<br />découlent. Cette dernière étape est essentielle dans la perspective d'une comparaison avec les<br />données CLUSTER.<br /><br />L'étude des modes propres de la queue magnétosphérique terrestre montre l'existence de deux<br />catégories d'oscillations : des modes globaux oscillant à des fréquences discrètes et confinés au<br />centre de la couche, et des modes continus liés au phénomène d'absorption résonante et dont<br />l'amplitude décroît au cours du temps. En utilisant diverses géométries de pulses initiaux, nous<br />étudions le couplage entre l'excitateur et ces modes propres. Il est mis en évidence que le<br />couplage avec les modes globaux est optimal pour un pulse dont la taille est voisine de l'épaisseur<br />de la couche. Même dans ce cas, les fluctuations restent cependant modestes. En revanche, avec le<br />même pulse initial, l'absorption du signal dans le continuum est efficace et conduit à un transfert<br />d'énergie non négligeable des ondes vers le plasma.<br /><br />Enfin, un exemple d'oscillations magnétiques mesurées par CLUSTER est analysé et confronté<br />avec les résultats du modèle théorique. En effet l'étude théorique permet de préciser la nature des<br />perturbations ainsi que leur origine, dans l'hypothèse où ces fluctuations obéissent à une<br />description MHD.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 257 réf.

Les architectures distribuées des systèmes embarqués sont souvent décrites sous la forme de composants concurrents communiquant entre eux. De tels systèmes sont à la fois orientés flot de données pour leur description, et dirigés par le temps pour leur exécution. Cette thèse s’inscrit dans cette problématique et se concentre sur le contrôle de la compatibilité temporelle d’un ensemble de données interdépendantes utilisées par les composants du système. L’architecture d’un système modélisé par composants forme un graphe où plusieurs chemins peuvent relier deux composants, avec des caractéristiques temporelles hétérogènes, ce qui induit des temps de parcours disparates. Il est alors important que ces flots d’information soient assemblés de façon cohérente sur le composant destinataire, c’est-à-dire de telle manière que le composant utilise en entrée des données dépendant (directement ou indirectement) du même pas d’exécution du composant à l’origine de ces flots multiples. Dans un premier temps, ce principe d’association cohérente de données est identifié et formalisé. Une méthodologie est proposée afin de détecter, dans un graphe de composants, les configurations pouvant poser des problèmes d’association de données. Dans un deuxième temps, différentes approches sont détaillées afin de gérer l’association cohérente des données dans des systèmes périodiques sans supposer de propriétés strictes sur l’ordonnancement des composants. Dans les systèmes où les composants partagent la même période et où les communications intra-périodiques sont interdites, l’association des données est gérée par un mécanisme de files permettant de rééquilibrer les temps de parcours des données sur les différents chemins. Dans le cas où les composants sont de périodes diverses, un mécanisme d’estampillage des données est utilisé afin de mémoriser les dépendances entre données. Associé à l’utilisation de files, cet estampillage permet aux composants de sélectionner, à chacune de leurs phases d’activation, des ensembles de données cohérents choisis parmi les données à leur disposition. La notion d’association cohérente est ensuite relâchée, permettant une utilisation de données approximativement cohérentes. Des files filtrantes, n’enregistrant qu’une donnée sur un certain nombre de données reçues, permettent de réduire la taille des files nécessaires. Par ailleurs, du fait de la liberté du modèle d’exécution choisi, il existe des situations où il est impossible de garantir la vivacité de l’association cohérente des données. D’autre part, une architecture particulière peut générer des contraintes de cohérence conflictuelles et aboutir à une impossibilité de gestion de la cohérence. Pour terminer, les résultats de ces travaux sont appliqués sur le logiciel applicatif d’un satellite d’observation terrestre détectant des points chauds. / Distributed real time architecture of an embedded system is often described as a set of communicating components. Such a system is both data flow (for its description) and time-triggered (for its execution). This thesis fits in with these problematics and focuses on the control of the time compatibility of a set of interdependent data used by the components of the system. The architecture of a component-based system forms a graph of communicating components, where more than one path can link two components. These paths may have different timing characteristics, so information which transits on these paths takes various time to reach the final component. However, the flows of information need to be adequately matched, so that the final component uses inputs which all (directly or indirectly) depend on the same production step of the initial component. We call this property consistent data matching. The data matching property is defined and formalized. A methodology is proposed to detect, in a component graph, the architecture configurations that have to be analyzed. Several approaches are developed to manage data matching in periodic systems, without considering strict properties on the system scheduling. First, we consider systems composed by components sharing the same period and where intra-periodic communications are forbidden. Data matching is managed using queues that allows to balance the data transit times through the several paths. Then, we study systems where components have independent periods. Queues are also used and data timestamping is added to record data dependencies. Thus, a component is able, for each of its activation steps, to select consistent data sets according to data dependencies among the available input data. Data matching consistency is relaxed to allow the use of approximately consistent data sets. We use filtering queues which record only one data among a given number they receive. Their use allows to reduce the necessary queue size. Due to the loose execution model constraints, some situations exist where data matching liveliness is not guaranteed. Moreover, particular system architectures generate conflictual constraints and lead to an impossible data matching management. The thesis results are applied on the software of an earth observation satellite constellation, Fuego, which detects fires or eruptions.

Une typologie des structures est réalisée à partir d'un échantillon systématique de 3,12 ha et de cinq placeaux de 2 400 à 4 000 m2, représentant les principaux types d'organisation du peuplement. Cette analyse met en évidence des variations des structures spatiales (verticales et horizontales) et des structures floristiques, qui dépendent pour partie de la situation topographique au sein du dispositif, mais également de l'histoire locale du peuplement. L'analyse détaillée des modèles de répartition spatiale des individus et des processus (ponctuels) spatiaux qui permettent d'en rendre compte, montre qu'il convient alors d'envisager, pour les situations exemptes de perturbations majeures depuis longtemps, des mécanismes dynamiques alternatifs à la régénération dans les chablis. Il s'agit de phénomènes de substitution au sens large, qui ne font pas intervenir le potentiel germinatif ; le comblement de trouées de petite dimension, occasionnées par la mort sur pied d'un (ou de quelques) individu(s) de la voûte, est réalisé par les individus prééxistants. Les modalités de la substitution diffèrent en fonction de la situation topographique, en versants ou sur les crêtes. L'ensemble des résultats indique, que seule la prise en compte de l'hétérogénéité spatio-temporelle des mécanismes de renouvellement permettra de concevoir un modèle fiable de la dynamique de fonctionnement des forêts tropicales.

La technique d'usinage par impulsions laser femtosecondes possède de nombreux avantages du fait des spécificités physique de l'interaction laser/matière en mode ultra-bref et est donc susceptible d'intéresser le monde industriel. Néanmoins elle présente aussi certaines limitations, principalement en terme de flexibilité et de productivité, limitant l'accès à ce marché. Pour repousser ces limites, nous proposons d'adjoindre des techniques de contrôle du faisceau, à la fois en taille, et plus généralement en forme, exploités par ailleurs dans d'autres domaines scientifiques (pincettes optiques notamment). Ces techniques reposent sur l'utilisation de modulateurs spatiaux de lumière (SLM). Deux solutions sont proposées : la modulation d'amplitude en configuration d'imagerie, et la modulation de phase pure en configuration de Fourier. Le formalisme, les différentes problématiques et la mise en oeuvre de ces deux techniques au sein d'une station de travail prototype que nous avons développée sont présentés. Enfin, nous mettons en évidence le gain apporté par ces techniques sur des problématiques concrètes, tels que l'usinage de réseaux résonant à l'échelle nanométrique, la réduction du temps d'usinage de ces réseaux (ou d'autres motifs), et l'amélioration de la qualité d'usinage de rainures

Dans la Formation de Shungura l’apparition du comportement de taille de la pierre coïncide avec l’apparition de l’Oldowayen ancien et se concentre sur un laps de temps relativement resserré (Membre F et partie inférieure du Membre G ; 2,32 Ma à 2 Ma), bien que les hominidés fossiles soient présents tout au long de la séquence (3,6 à 1 Ma). Afin de questionner les interrelations et l’évolution entre les occupations humaines de l’Oldowayen ancien et les facteurs environnementaux, une approche multi-scalaire a été développée. Elle permet d’intégrer les très nombreuses données archéologiques (une centaine d’occurrences dans le Membre F et une cinquantaine dans la partie inférieure du Membre G) et paléoenvironnementales (incluant plusieurs milliers de spécimens pa-léontologiques des Membres E et F et les données géologiques de terrain). Selon le degré de préci-sion spatio-temporelle de ces différents registres de données, trois échelles d’analyse ont été rete-nues (complexe archéologique, zone d’étude, formation). L’analyse spatiale et taphonomique des données archéologiques couplée à l’analyse des cortèges fauniques a permis de démontrer que seul un petit nombre d’occurrences correspond à des occupations initiales dans le Membre F. Elles sont localisées à la base du Membre F, à proximité du paléo-fleuve Omo, dans un contexte général d’ouverture et d’aridification croissantes du milieu. À cela s’ajoute une répartition spatiale différen-tielle de certains taxons entre la partie nord et la partie sud de l’aire Type, qui pourrait être le mar-queur d’une plus grande emprise des zones humides dans le paysage de la partie sud de la Formation de Shungura. / The appearance of stone tool making behavior In the Shungura Formation coincides with the appearance of the early Oldowan. It lasts over a limited time period (Member F and the lower part of Member G: 2.32 Ma to 2 Ma), while hominid fossils are present in all members, from 3.6 Ma to 1 Ma. A multi-scalar approach was developed for assessing potential interrelations and co-evolution be-tween Early Oldowan human occupations and environmental factors. This approach has allowed to include an extensive set of archaeological and paleoenvironmental data (a hundred of occurrences in Member F and ca. fifty occurrences in the lower part of Member G, thousands of faunal remains from Members E and F, and field geological data). Depending on the spatial and temporal resolution of these different records, I have defined three scales of analysis, from archeological complex scale, to study area and formation scales. The combination of spatial and taphonomical analyses of archeo-logical data, coupled with the analysis of faunal assemblages, suggest that only few archeological occurrences correspond to primary occupations in Member F. They are all located in the lower part of Member F, in the vicinity of the Omo paleoriver, in a global context of opening up and drying of the environment. Additionally, the differential spatial distribution of several faunal taxa between the northern and southern parts of the Type area could mark a greater extension of wet areas in the southern part of the Shungura Formation.