Several manufacturers of road vehicles today are working on developing autonomous vehicles. One subject that is often up for discussion when it comes to integrating autonomous road vehicles into the infrastructure is the safety aspect. There is in the context no common view of how safety should be quantified. As a contribution to this discussion we propose describing each potential hazardous event of a vehicle as a Semi-Markov Process (SMP). A reliability-based method for using the semi-Markov representation to calculate the probability of a hazardous event to occur is presented. The method simplifies the expression for the reliability using the Laplace-Stieltjes transform and calculates the transform of the reliability exactly. Numerical inversion algorithms are then applied to approximate the reliability up to a desired error tolerance. The method is validated using alternative techniques and is thereafter applied to a system for automated steering based on a real example from the industry. A desired evolution of the method is to involve a framework for how to represent each hazardous event as a SMP. / Flertalet tillverkare av vägfordon jobbar idag på att utveckla autonoma fordon. Ett ämne ofta på agendan i diskussionen om att integrera autonoma fordon på vägarna är säkerhet. Det finns i sammanhanget ingen klar bild över hur säkerhet ska kvantifieras. Som ett bidrag till denna diskussion föreslås här att beskriva varje potentiellt farlig situation av ett fordon som en Semi-Markov process (SMP). En metod presenteras för att via beräkning av funktionssäkerheten nyttja semi-Markov representationen för att beräkna sannolikheten för att en farlig situation ska uppstå. Metoden nyttjar Laplace-Stieltjes transformen för att förenkla uttrycket för funktionssäkerheten och beräknar transformen av funktionssäkerheten exakt. Numeriska algoritmer för den inversa transformen appliceras sedan för att beräkna funktionssäkerheten upp till en viss feltolerans. Metoden valideras genom alternativa tekniker och appliceras sedan på ett system för autonom styrning baserat på ett riktigt exempel från industrin. En fördelaktig utveckling av metoden som presenteras här skulle vara att involvera ett ramverk för hur varje potentiellt farlig situation ska representeras som en SMP.

Neste trabalho, introduzimos os conceitos de controlabilidade e de observabilidade para equações diferenciais ordinárias generalizadas, apresentamos resultados inéditos sobre condições suficientes e necessárias para controlabilidade e para observabilidade para estas equações e também apresentaremos uma aplicação. Utilizando teoremas de correspondência entre equações diferenciais ordinárias generalizadas e outras equações diferenciais, traduzimos os resultados obtidos para os casos particulares de controlabilidade e observabilidade para equações diferenciais em medida e equações diferencias com impulsos. O fato de trabalharmos no ambiente das equações diferenciais ordinárias generalizadas permitiu que os resultados obtidos pudessem envolver funções com muitas descontinuidades e muito oscilantes, ou seja, de variação ilimitada. Os resultados novos apresentados aqui estão contidos no artigo [21] que se encontra em fase final de redação e será submetido à publicação em breve. / In this work, we introduce concepts of controllability and observability for generalized ordinary differential equations, we present new results on necessary and sufficient conditions for controllability and observability for these equations and we also present an application. Using theorems of correspondence between generalized ordinary differential equations and other differential equations, we translate the results obtained for the particular cases of controllability and observability for measure differential equations and differential equations with impulses. The fact that we work in the framework of generalized ordinary differential equations allows us to obtain results where the functions involved can have many discontinuities and be highly oscillating, that is, of unbounded variation. The new results presented here are contained in the preprint [21] which is under final revision and will soon be submitted for publication.

Neste trabalho, estabelecemos a teoria de dicotomias para equações diferenciais ordinárias generalizadas, introduzindo os conceitos de dicotomias para essas equações generalizadas, estudando as suas propriedades e propondo resultados novos. Investigamos condições para a existência de soluções limitadas e condições para a existência de dicotomia exponencial. Utilizando teoremas de correspondência entre equações diferenciais ordinárias generalizadas e outras equações, traduzimos os resultados obtidos para os casos particulares de dicotomias para equações diferenciais em medida e para equações diferenciais com impulsos. O fato de trabalharmos no ambiente das equações diferenciais ordinárias generalizadas faz com que os resultados obtidos para os casos particulares possam envolver funções com muitas descontinuidades e de variação ilimitada. / In this work we establish the theory of dichotomies for generalized ordinary dierential equations, introducing the concepts of dichotomies for these equations, studying their properties and proposing new results. We investigate conditions of existence of exponential dichotomies and bounded solutions. Using correspondence theorems between generalized ordinary dierential equations and other equations, we translate the obtained results to the particular cases of dichotomies for measure dierential equations and for impulsive dierential equations. The fact that we work in the framework of generalized ordinary dierential equations allows us to obtain results for the particular cases where the functions involved can have many discontinuities and be of unbounded variation.

Neste trabalho, estabelecemos a teoria de dicotomias para equações diferenciais ordinárias generalizadas, introduzindo os conceitos de dicotomias para essas equações generalizadas, estudando as suas propriedades e propondo resultados novos. Investigamos condições para a existência de soluções limitadas e condições para a existência de dicotomia exponencial. Utilizando teoremas de correspondência entre equações diferenciais ordinárias generalizadas e outras equações, traduzimos os resultados obtidos para os casos particulares de dicotomias para equações diferenciais em medida e para equações diferenciais com impulsos. O fato de trabalharmos no ambiente das equações diferenciais ordinárias generalizadas faz com que os resultados obtidos para os casos particulares possam envolver funções com muitas descontinuidades e de variação ilimitada. / In this work we establish the theory of dichotomies for generalized ordinary dierential equations, introducing the concepts of dichotomies for these equations, studying their properties and proposing new results. We investigate conditions of existence of exponential dichotomies and bounded solutions. Using correspondence theorems between generalized ordinary dierential equations and other equations, we translate the obtained results to the particular cases of dichotomies for measure dierential equations and for impulsive dierential equations. The fact that we work in the framework of generalized ordinary dierential equations allows us to obtain results for the particular cases where the functions involved can have many discontinuities and be of unbounded variation.

Neste trabalho, introduzimos os conceitos de controlabilidade e de observabilidade para equações diferenciais ordinárias generalizadas, apresentamos resultados inéditos sobre condições suficientes e necessárias para controlabilidade e para observabilidade para estas equações e também apresentaremos uma aplicação. Utilizando teoremas de correspondência entre equações diferenciais ordinárias generalizadas e outras equações diferenciais, traduzimos os resultados obtidos para os casos particulares de controlabilidade e observabilidade para equações diferenciais em medida e equações diferencias com impulsos. O fato de trabalharmos no ambiente das equações diferenciais ordinárias generalizadas permitiu que os resultados obtidos pudessem envolver funções com muitas descontinuidades e muito oscilantes, ou seja, de variação ilimitada. Os resultados novos apresentados aqui estão contidos no artigo [21] que se encontra em fase final de redação e será submetido à publicação em breve. / In this work, we introduce concepts of controllability and observability for generalized ordinary differential equations, we present new results on necessary and sufficient conditions for controllability and observability for these equations and we also present an application. Using theorems of correspondence between generalized ordinary differential equations and other differential equations, we translate the results obtained for the particular cases of controllability and observability for measure differential equations and differential equations with impulses. The fact that we work in the framework of generalized ordinary differential equations allows us to obtain results where the functions involved can have many discontinuities and be highly oscillating, that is, of unbounded variation. The new results presented here are contained in the preprint [21] which is under final revision and will soon be submitted for publication.

This work investigate two different approaches for the parametrization of a special moment problem of Stieltjes-type. On the one hand we deal with systems of Potapov's fundamental matrix inequalities. Thereby, we examine certain invariant subspaces, so-called Dubovoj subspaces, and special matrix polynomials as wells as their associated J- forms. On the other hand we consider a Schur-analytic approach and present a special one-step algorithm. Moreover, considerations on linear fractional transformations of matrices serve as an important tool for the development of the algorithm. Both representations aim at a description of the solution in the non-degenerate case as well as in the different degenerate cases.

Die Fragestellung der Arbeit geht aus einem matriziellen Potenzmomentenproblem des folgenden Typs hervor: Für eine vorgegebene endliche Folge s0,...sm von q × q-Matrizen sind alle nicht-negativen Hermiteschen q × q-Maße σ auf Ω zu bestimmen, deren j-tes Moment für alle j=0,...,m-1 genau sj ist und deren m-tes Moment nichtnegativ hermitesch ist. Hier behandeln wir den Stieltjes-Fall Ω = [α, ∞) dieser Problemstellung. Die Lösungen dieses matriziellen Momentenproblems lassen sich in eindeutiger Weise mit gewissen holomorphen Matrixfunktionen, ihren sogenannten Stieltjes-Transformierten, identifizieren. Das Ziel der Betrachtungen dieser Arbeit ist, die Menge aller Werte zu charakterisieren, welche diese Stieltjes-Transformierten bei Auswertung in einem fixierten Punkt aus der oberen komplexen Halbebene annehmen können. Da sich jede Lösung eines Stieltjes-Momentenproblems so fortsetzen lässt, dass sie ein entsprechendes Hamburger-Momentenproblem löst, ist erwartbar, dass die Menge der Werte aller Stieltjes-Transformierten der Lösungen des Stieltjes-Momentenproblems in einem festen Punkt eine Teilmenge der Menge der Werte aller Stieltjes-Transformierten der Lösungen des Hamburger-Momentenproblems ist. An dieser Bemerkung anknüpfend besteht der Ansatz nun darin, das betrachtete Stieltjes-Momentenproblem auf zwei Momentenprobleme vom Hamburger-Typ zurückzuführen. Das erste der beiden ergibt sich auf natürliche Weise wie oben beschrieben. Das zweite ist einer Modifikation der vorgeschriebenen Datenfolge zuzuordnen, welche die linke Intervalgrenze des Integrationsgebiets [α, ∞) berücksichtigt. Die Menge der Werte, die von Stieltjes-Transformierten der Lösungen eines betrachteten Hamburger-Momentenproblems in einem festen Punkt angenommen werden können, stimmt mit einer Matrix-Kreisscheibe überein, deren Mittelpunkt, linker und rechter Halbradius explizit anhand der gegebenen Datenfolge ausgedrückt werden können. Ordnet man nun jedem der beiden Hamburger-Momentenprobleme, auf die das Stieltjes-Problem zurückgeführt wurde, die entsprechende Matrix-Kreisscheibe zu, so erhält man, dass die Menge, die zu charakterisieren unser Ziel ist, wie zu erwarten im Schnitt dieser beiden Matrix-Kreisscheiben liegt. Darüber hinaus zeigt sich, dass die Menge diesen Schnitt sogar ausfüllt. Der Beweis dieser Teilmengenbeziehung ist aufwendiger als die erste Richtung. Eine zentrale Rolle im Beweis nehmen gewisse Polynomsysteme mit Orthogonaleigenschaften ein. Bei der im Zentrum der Arbeit stehenden Untersuchung wurde ein Wert aus der oberen komplexen Halbebene fixiert, in welchem dann die Stieltjes-Transformierten der Lösungen eines Stieltjes-Problems ausgewertet wurden. Die analoge Fragestellung für die Wahl eines Punktes in (−∞, α) wurde zuvor mit unterschiedlichen Voraussetzungen in verschiedener Literatur behandelt. Der Fall, dass der Punkt in der unteren komplexen Halbebene liegen soll, lässt sich über ein Spiegelungsprinzip auf den Fall der oberen komplexen Halbebene zurückführen, womit dann alle Möglichkeiten, den Punkt zu fixieren, abgedeckt sind.:1. Introduction 2. Preliminaries and Notation 3. Special Classes of Matrix-Valued Functions 3.1. The Class Rq(Π+) of Matrix-Valued Herglotz-Nevanlinna Functions 3.2. Particular Subclasses of Rq(Π+) 3.3. Matrix-Valued Stieltjes Functions 4. Parameterization of Block Hankel Matrices and Related Sequences of Complex Matrices 4.1. The Sequence of H-parameters 4.2. The α-Stieltjes Parameterization 4.3. The α-Schur Transform 5. Some Considerations on Particular Matrix Polynomials 6. Special Rational Matrix-Valued Functions 7. Description of the Values of the Solutions of the Truncated Matricial Hamburger Moment Problem and Corresponding Matrix Balls 8. Pairs of Meromorphic Matrix-Valued Functions 8.1. Nevanlinna Pairs in Π+ 8.2. Nevanlinna Pairs in C \ R 8.3. Stieltjes Pairs in C \ [α, ∞) 9. A Special Quadruple of Matrix Polynomials 10. Further Identities for Matrix Polynomials 11. The [α, ∞)-Quadruple of Matrix Polynomials 12. Description of the Values of the Solutions of the Truncated Matricial Stieltjes Moment Problem and Corresponding Matrix Balls 12.1. First Discussion of the Corresponding Matrix Balls 12.2. Representation in the Case of an Odd Number of Prescribed Matricial Moments 12.2.1. Representation in the Case (sj )0j=0 of a Single Prescribed Matricial Moment 12.2.2. Explicit Connections 12.2.3. Representation as Intersection of two Matrix Balls 12.3. Representation in the Case of an Even Number of Prescribed Matricial Moments 13. Summary and Prospects A. Some Facts on Matrix Theory B. Some Facts on Orthogonal Projection Matrices C. Some Facts on the Integration Theory of Non-negative Hermitian Measures Nomenclature

Nous étudions les propriétés métriques locales des ensembles de niveau des applicationshorizontalement différentiables entre des groupes de Carnot, c'est-à-dire différentiable par rapport à la structure sous-riemannienne intrinsèque.Nous considérons des applications dont la différentielle horizontale est surjective,et notre étude peut être vue comme une généralisation du théorème des fonctions implicites pour les groupes de Carnot.Tout d'abord, nous présentons deux notions de tangence dans les groupes de Carnot:la première basée sur la condition de platitude au sens de Reifenberg et la deuxième issue de l'analyse convexe classique.Nous montrons que dans les deux cas, l'espace tangent à un ensemble de niveau coïncide avec le noyau de la différentielle horizontale.Nous montrons que cette condition de tangence caractérise en fait les ensembles de niveaudits ‘co-abéliens', c'est-à-dire ceux pour lesquels l'espace d'arrivée est abélien, et qu'une telle caractérisation n'est pas vraie en général.Ce résultat sur les espaces tangents a plusieurs conséquences remarquables.La plus importante est que la dimension de Hausdorff des ensembles de niveau est celle à laquelle l'on s'attend.Nous montrons également la connectivité locale des ensembles de niveau, et le fait que les ensembles de niveau de dimension 1 sont topologiquement des arcs simples.Pour les ensembles de niveau de dimension 1 nous trouvons une formule de l'aire qui permet d'exprimer la mesure de Hausdorff en termes d'intégrales de Stieltjes généralisées.Ensuite, nous menons une étude approfondie du cas particulier des ensembles de niveau dans les groupes d'Heisenberg.Nous montrons que les ensembles de niveau sont topologiquement équivalents à leurs espaces tangents.Il s'avère que la mesure de Hausdorff des ensembles de niveau de codimension élevée est souvent irrégulière, étant, par exemple, localement nulle ou infinie.Nous présentons une condition simple de régularité supplémentaire pour une application pour assurer la régularité au sens d'Ahlfors des ses ensembles de niveau.Parmi d'autres résultats, nous obtenons une nouvelle caractérisation généraledes graphes Lipschitziens associés à une décomposition en produit semi-direct d'un groupe de Carnot.Nous traitons, en particulier, le cas des groupes de Carnot dont le nombre de stratesest plus grand que $2$.Cette caractérisation nous permet de déduire une nouvelle caractérisation des ensemblesde niveau co-abéliens qui admettent une représentation en tant que graphe. / Metric properties of level sets of differentiable maps on Carnot groupsAbstract.We investigate the local metric properties of level sets of mappings defined between Carnot groups that are horizontally differentiable, i.e.with respect to the intrinsic sub-Riemannian structure. We focus on level sets of mapping having a surjective differential,thus, our study can be seen as an extension of implicit function theorem for Carnot groups.First, we present two notions of tangency in Carnot groups: one based on Reifenberg's flatness condition and another coming from classical convex analysis.We show that for both notions, the tangents to level sets coincide with the kernels of horizontal differentials.Furthermore, we show that this kind of tangency characterizes the level sets called ``co-abelian'', i.e.for which the target space is abelian andthat such a characterization may fail in general.This tangency result has several remarkable consequences.The most important one is that the Hausdorff dimension of the level sets is the expected one. We also show the local connectivity of level sets and, the fact that level sets of dimension one are topologically simple arcs.Again for dimension one level set, we find an area formula that enables us to compute the Hausdorff measurein terms of generalized Stieltjes integrals.Next, we study deeply a particular case of level sets in Heisenberg groups. We show that the level sets in this case are topologically equivalent to their tangents.It turns out that the Hausdorff measure of high-codimensional level sets behaves wildly, for instance, it may be zero or infinite.We provide a simple sufficient extra regularity condition on mappings that insures Ahlfors regularity of level sets.Among other results, we obtain a new general characterization of Lipschitz graphs associated witha semi-direct splitting of a Carnot group of arbitrary step.We use this characterization to derive a new characterization of co-ablian level sets that can be represented as graphs.

In this work, our goal is to prove results on prolongation of solutions, uniform boundedness of solutions, uniform stability as well uniform asymptotic stability (in the classical sense of Lyapunov) for measure differential equations and for dynamic equations on time scales. In order to get our results, we employ the theory of generalized ODEs, since these equations encompass measure differential equations and dynamic equations on time scales. Therefore, to get our results, we start by proving the expected result for abstract generalized ODEs. Then, using the correspondence between the solutions of these equations and the solutions of measure differential equations (see [38]), we extend all the results to these the latter. After that, using the correspondence between the solutions of measure differential equations and the solutions of dynamic equations on time scales (see [21]), we extend all the results to these last equations. Finally, we investigate autonomous generalized ODEs and show that these equations do not enlarge the class of classical autonomous ODEs, even when we consider a more general class of functions as right-hand sides. All the new results presented in this work are contained in papers [16, 17, 18, 19]. / Neste trabalho, nosso objetivo e provar resultados sobre prolongamento de soluções, limitação uniforme de soluções, estabilidade uniforme e estabilidade uniforme assintótica (no sentido clássico de Lyapunov) para equações diferenciais em medida e para equações dinâmicas em escalas temporais. A fim de obter os nossos resultados, empregamos a teoria de EDOs generalizadas, uma vez que estas equações abrangem equações diferenciais em medida e equações dinâmicas em escalas temporais. Portanto, para obter nossos resultados, vamos começar por provar, os resultados que queremos para EDOs generalizadas abstratas. Em seguida, usando a correspondência entre as soluções de EDOs generalizadas e soluções de equações diferenciais em medida (ver [38]), estenderemos os resultados para estas ultimas equações. Depois disso, usando a correspondência entre as soluções de equações diferenciais em medida e as soluções de equações dinâmicas em escalas temporais (ver [21]), estenderemos todos os resultados para estas ultimas equações. Finalmente, investigamos EDOs generalizadas autônomas e mostramos que estas equações não aumentam a classe de EDOs autônomas clássicas, mesmo quando consideramos uma classe mais geral de funções nos lados direitos das equações. Os novos resultados encontrados estão contidos em [16, 17, 18, 19].

In this work, our goal is to prove results on prolongation of solutions, uniform boundedness of solutions, uniform stability as well uniform asymptotic stability (in the classical sense of Lyapunov) for measure differential equations and for dynamic equations on time scales. In order to get our results, we employ the theory of generalized ODEs, since these equations encompass measure differential equations and dynamic equations on time scales. Therefore, to get our results, we start by proving the expected result for abstract generalized ODEs. Then, using the correspondence between the solutions of these equations and the solutions of measure differential equations (see [38]), we extend all the results to these the latter. After that, using the correspondence between the solutions of measure differential equations and the solutions of dynamic equations on time scales (see [21]), we extend all the results to these last equations. Finally, we investigate autonomous generalized ODEs and show that these equations do not enlarge the class of classical autonomous ODEs, even when we consider a more general class of functions as right-hand sides. All the new results presented in this work are contained in papers [16, 17, 18, 19]. / Neste trabalho, nosso objetivo e provar resultados sobre prolongamento de soluções, limitação uniforme de soluções, estabilidade uniforme e estabilidade uniforme assintótica (no sentido clássico de Lyapunov) para equações diferenciais em medida e para equações dinâmicas em escalas temporais. A fim de obter os nossos resultados, empregamos a teoria de EDOs generalizadas, uma vez que estas equações abrangem equações diferenciais em medida e equações dinâmicas em escalas temporais. Portanto, para obter nossos resultados, vamos começar por provar, os resultados que queremos para EDOs generalizadas abstratas. Em seguida, usando a correspondência entre as soluções de EDOs generalizadas e soluções de equações diferenciais em medida (ver [38]), estenderemos os resultados para estas ultimas equações. Depois disso, usando a correspondência entre as soluções de equações diferenciais em medida e as soluções de equações dinâmicas em escalas temporais (ver [21]), estenderemos todos os resultados para estas ultimas equações. Finalmente, investigamos EDOs generalizadas autônomas e mostramos que estas equações não aumentam a classe de EDOs autônomas clássicas, mesmo quando consideramos uma classe mais geral de funções nos lados direitos das equações. Os novos resultados encontrados estão contidos em [16, 17, 18, 19].