Actuellement, notre planète est menacée par un réchauffement global qui entraînera des changements climatiques avec des conséquences néfastes sur la vie. Ce désastre est lié à laugmentation rapide des gaz à effet de serre. Ces gaz proviennent de presque toutes les activités humaines mais les principales sources sont les industries, le chauffage résidentiel et le transport. Car le principal gaz à effet de serre, de part ses quantités énormes présentes dans latmosphère, est le dioxyde de carbone (CO2) rejeté lors de la combustion des combustibles fossiles dont le pétrole. Au niveau mondial, le transport dépend à 95% du pétrole. Ce qui représente 55% [WBCSD, 2004] de la consommation mondiale de pétrole ou 28% de lénergie consommée dans le monde. De plus, le secteur de transport connaît une croissance moyenne de 2% par an. Concernant le transport routier, il consomme, à lui seul, 1,7 GTEP (Gigatonne équivalent de pétrole) en énergie dont 58,6% d'essence, 37,7% de gazole et le reste, soit 3,7%, concerne les carburants alternatifs dont le gaz naturel, le GPL et les biocarburants qui ne représentent que 1,5 %. Selon l'étude "The Sustainable Mobility Projet" réalisée par WBCSD (World Business Council for Sustainability Development) en 2004 [WBCSD, 2004], la demande en transport routier connaît une forte croissance que ce soit pour les passagers ou les marchandises. L'étude prévoit une augmentation de la demande de transport routier de 62% pour les passagers (calculée en passagers kilomètres) et 100% pour les marchandises (calculée en tonnes kilomètres) dans les 30 prochaines années et elle sera doublée en 2050. Les régions qui connaîtront une large augmentation sont lAfrique, l'Amérique Latine, l'Inde et la Chine. Les zones comme l'Europe et l'Amérique du nord connaissent une demande relativement stable. Cette augmentation du trafic routier ne manque pas de conséquences désagréables: la congestion du trafic, La qualité de l'air, le dioxyde de carbone, la sécurité routière et la déplétion des ressources de pétrole. En résumé, les enjeux liés au transport routier uxquels nous devons faire face sont de trois ordres: - La diversification des sources d'énergie pour se libérer de cette dépendance au pétrole qui n'est pas une source inépuisable et s'orienter vers d'autres sources plus propres telles que les biocarburants, l'électricité ou l'hydrogène. - La réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) surtout le CO2 - Et la réduction des émissions polluantes réglementées (HC, NOx, CO, particules) et non réglementées, des nuisances comme le bruit et l'encombrement et les accidents de la route. Les solutions à tous ces problèmes s'orientent sur trois axes: la technologie, la planification et le comportement individuel. La technologie concerne non seulement la motorisation mais également la communication (transfert d'informations entre véhicules et entre véhicules et infrastructures). La planification concerne la gestion des différents modes de transports tandis que le comportement individuel concerne le choix et l'usage du véhicule. L'amélioration de la motorisation est susceptible d'apporter plus de progrès en matière d'émissions de CO2 et des polluants. Les moteurs (essence, diesel) et les carburants conventionnels constituent le pilier de la motorisation. C'est pour cette raison que le transport routier et surtout la voiture particulière fait objet dune forte pression de la part de la législation en vue de réduire les émissions polluantes. Les normes d'émissions deviennent de plus en plus sévères et leur évolution montre une tendance à la convergence des limites d'émissions pour les deux types de moteurs. En effet, il est montré que les limites d'émissions de NOx pour le diesel ont fortement diminuées depuis 2000 et pourront atteindre le même niveau que celles autorisées pour l'essence en 2013. Le moteur diesel devra diminuer respectivement ses émissions de NOx et de particules, de 85% et de 90%, par rapport à l'année 2000. Remarquons qu'à partir de cette année 2009 on va voir apparaître les limites d'émissions des particules pour les essences (injection directe) de même niveau que pour le diesel. Concernant les émissions de CO2, la situation européenne montre, dune part, lengagement de lACEA (Association des Constructeurs Automobile Européens) de réduire les émissions de CO2 à moins de 120 g/km en 2012; dautre part, en raison des objectifs arrêtés lors de la conférence de KYOTO, la proposition du parlement européen consiste à passer à 120g/km en 2006 pour atteindre 90g/km en 2010. Mais au regard de la situation actuelle, la moyenne des émissions de CO2 des voitures diesel en Europe tourne autour de 150g/km et 170g/km pour les essences. On est donc loin des objectifs de KYOTO. De gros efforts doivent donc être consentis pour réduire encore les émissions de NOx et de particules pour le moteur diesel et simultanément pour améliorer le rendement (émissions de CO2) pour le moteur à essence avec un coût de plus en plus élevé. En effet, pour le moteur à essence, les niveaux d'émissions des polluants sont généralement très bas grâce aux systèmes de post-traitement basés sur des catalyseurs à 3 voies qui éliminent simultanément le CO, les HC et les NOx. Toutefois, ces systèmes restent inefficaces au démarrage à froid et génère des pics démissions (70 à 85% des émissions de CO ont lieu à ce moment). Pour pallier ce problème, les recherches s'orientent vers des techniques d'amorçage du catalyseur à froid mais une solution commerciale n'est pas pour demain. Le plus grand défi du moteur à essence réside dans la réduction de ses émissions de CO2 qui sont de 20% plus élevées par rapport au diesel. Pour y parvenir, certaines voies ont été envisagées d'autres sont en cours de développement. L'injection directe et la combustion stratifiée pour moteur à essence permet datteindre potentiellement des gains de 10 à 15% sur le cycle NDEC mais cette technique n'est rentable que lorsque le moteur fonctionne à faible régime et en mélange pauvre et, l'excès d'air combiné à de fortes températures entraîne la production, par réaction chimique, des oxydes d'azotes. Le catalyseur classique n'est donc plus efficace et il faut recourir aux catalyseurs permettant de piéger ces oxydes pour les réduire ensuite, ce qui conduit à une surconsommation du moteur lors des phases de déstockage de ces NOx, réduisant ainsi les gains obtenus. Le système à distribution variable combiné au downsizing basé sur la suralimentation par turbocompresseur est une technologie en développement qui permet d'envisager des gains entre 7 et 13%. Mais l'augmentation de température des gaz d'admission augmente le risque de cognement (auto allumage) et de formation des NOx. Ce qui nécessite lutilisation dun échangeur de chaleur au risque de l'augmentation du coût duystème et de l'énergie consommée atténuant ainsi les gains obtenus sur la consommation. Enfin de nouveaux procédés de combustion CAI (Controlled Auto Ignition) ou HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) sont étudiés et font entrevoir des gains de consommation de 10 à 15%. La technologie diesel est très éprouvée et le rendement du moteur diesel est plus élevé que celui des moteurs à essence. Linjection directe à haute pression combinée à la suralimentation permet une diminution de la consommation de 15 à 20%, ce qui entraîne une diminution démissions de CO2. Loptimisation de la combustion, le système EGR (Exhaust gaz recirculation) et la réduction de la taille du moteur (downsizing) augmentent encore le rendement. Toutefois, pour ce qui concerne les progrès à venir sur le diesel, il faut noter des émissions en oxydes d'azote et en particules qui restent importantes comparativement au moteur à essence. Ce fait est en quelque sorte reconnu par la réglementation actuelle avec des seuils d'émission de NOx supérieurs à ceux autorisés pour l'essence. Le «post-processing» des gaz déchappement pour le diesel (Catalyseurs 4 voies, filtres à particule, Selective Catalytic Reduction (SCR), continuously regenerating trap, etc.) contribuera à la réduction des émissions polluantes avec la généralisation du filtre à particules. Mais le filtre à particules est un système complexe et coûteux qui nécessite un carburant sans soufre et entraîne une surconsommation de l'ordre de 2 à 5%. De plus, le système EGR est accompagné par un refroidisseur qui abaisse la température de combustion et réduit ainsi la formation des NOx mais la diminution de la température de combustion favorise l'augmentation du monoxyde de carbone et d'autres imbrûlés. Notons également le développement des systèmes de contrôle de la combustion (modèles embarqués, capteurs/actionneurs) pour réduire les émissions polluantes mais ce sont des systèmes de plus en plus complexes et coûteux. Les coefficients de résistance aérodynamique (SCx) et de frottement des véhicules ont aussi diminués grâce au nouveau design. Mais en même temps, les consommateurs continuent à exiger davantage de sécurité et de confort, ce qui se traduit en général par une augmentation du poids des véhicules défavorable à la consommation. Lusage de carburants alternatifs (CNG, LPG, Méthanol, H2) a été aussi envisagé mais leur diffusion reste controversée. De ce qui précède, le grand constat est que malgré d'autres technologies envisageables pour améliorer encore le rendement comme le HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) pour le diesel et le CIA (Combustion Control Auto Ignition) pour les essences, les technologies traditionnelles semblent avoir atteint une asymptote et ne pourront peut être plus répondre aux nouvelles exigences. En effet, il s'installe par exemple un conflit entre les techniques d'optimisation de la combustion et la réduction des émissions de polluants locaux. Les nouveaux systèmes doptimisation de la combustion favorisent parfois une augmentation des émissions de certains polluants locaux nécessitant des systèmes de dépollution supplémentaires. Lensemble devient complexe et consomme plus dénergie réduisant ainsi les gains espérés. Dautres solutions ont été envisagées et certaines ont déjà porté leur fruit: il sagit des véhicules électriques et hybrides. Un des exemples les plus récents est la nouvelle Toyota Prius qui a déjà marqué des points en émettant moins de 120g/km de CO2. Le véhicule électrique est théoriquement la meilleure solution: aucune émission directe de CO2 ni de polluants avec un bruit très réduit. De plus, ce véhicule se prête bien à la diversification des sources d'énergies car, l'électricité qu'il consomme n'est pas une source mais un vecteur d'énergie qui peut donc être produit à partir de plusieurs sources dont les énergies renouvelables. Le principal problème du véhicule électrique est lié aux batteries. L'autonomie reste faible (moins de 200km) et toute tentative d'amélioration de la capacité de stockage d'énergie entraîne une augmentation du poids (réduisant ainsi les performances du véhicule) et du coût des batteries. Les meilleures batteries en termes dénergie stockable sont les batteries au lithium ion mais elles restent très chères. Il n'y a pas d'amélioration spectaculaire envisageable dans un proche avenir. La pile à combustible constitue également une solution intéressante, car elle est une alternative technologique pour la conversion du carburant en électricité. Elle n'émet que de l'eau à l'échappement et son fonctionnement silencieux le rend plus adéquate en trafic urbain. Le rendement est théoriquement élevé (80%) mais en pratique, il est compris entre 50% et 60%. Toutefois, la pile à combustible est fabriquée à base de matériaux très coûteux. Il sagit notamment du catalyseur en platine, du graphite et de la membrane perméable aux ions H+. En outre, plusieurs problèmes liés au réseau de production et de distribution à grande échelle de lH2, à son stockage ou à sa production à bord du véhicule restent toujours sans réponse. Ilexiste plusieurs filières de production de l'hydrogène mais le bilan de la consommation d'énergie et des émissions globales de CO2 reste problématique. Ces différentes filières de production devront attendre longtemps pour être validées et la pile à combustible apparaît comme une solution à long terme. Le Véhicule Hybride est une solution intermédiaire très prometteuse. L'intérêt de ce véhicule est sa capacité de combiner les deux sources d'énergie (thermique et électrique) et bénéficier ainsi des avantages du véhicule conventionnel et du véhicule électrique. Ces systèmes de propulsion permettent de résoudre certains problèmes que l'on rencontre avec les systèmes conventionnels. Les moteurs à combustion interne ont une grande variabilité de régimes et fonctionnent parfois à très faible rendement. A l'arrêt du véhicule, dans les files ou devant les feux, le moteur thermique continue à tourner entraînant plus de consommation alors quavec le système hybride, on peut couper le moteur thermique et le redémarrer très rapidement ou tout simplement rouler «en tout électrique» lorsque la demande en puissance est faible. Dans dautres cas, le moteur électrique apporte le supplément de puissance au moteur thermique lui évitant ainsi de fonctionner en dehors de ses capacités lorsque la demande en puissance est élevée. Le système hybride offre la possibilité de récupérer l'énergie de freinage (généralement dissipée en chaleur) et daugmenter ainsi le rendement. De plus, à haut rendement , le système hybride stocke le surplus d'énergie dans les batteries quitte à l'utiliser ultérieurement. Enfin, le downsizing du moteur thermique combiné à la bonne gestion de l'énergie permet également d'obtenir un très bon rendement global. Le grand inconvénient du véhicule hybride reste son coût élevé. La masse et le volume du système de propulsion doivent aussi être optimisés sur une puissance donnée. Mais, ce véhicule a de l'avenir parce qu'il peut être décliné en plusieurs configurations, selon lusage. L'hybride léger appelé aussi "mild hybrid" permet de gagner 10% sur la consommation bien que ses performances ne soient pas des plus appréciées mais pour un coût peu élevé. Le "full hybrid" ou hybride complet a de très bonnes performances et permet des gains de consommation allant jusquà 40% mais présente un coût plus élevé. Le véhicule hybride se prête non seulement à la diversification des sources dénergie mais également à lusage dautres nouveaux composants comme les Supercapacités et les accumulateurs Hydrauliques ou pneumatiques. L'usage des composants hydrauliques a certes des inconvénients, liés surtout à leur masse et encombrement, mais suscite beaucoup d'intérêts au regard de leurs coûts et de leur recyclabilité moins polluante par rapport aux batteries. Il ressort de ce qui précède qu'il existe beaucoup de solutions alternatives eu égard à la diversité des sources d'énergie d'une part et à la possibilité d'avoir plusieurs technologies de propulsion par combinaisons de différents composants d'autre part. Il est dès lors difficile de cerner les solutions les plus intéressantes sur tous les aspects lorsquon est encore à la phase de la conception préliminaire. Certaines filières de productions des carburants et ou de fabrication des véhicules par exemple restent méconnues quant à leur bilan énergétique et gaz à effet de serre (GES). Ainsi donc, bien que les véhicules hybrides soient prometteurs sur le plan environnemental, certaines interrogations subsistent: - satisfont-ils mieux que les véhicules conventionnels les besoins de lutilisateur? - constituent-ils un réel progrès pour lenvironnement? - les performances environnementales ne sont-elles pas offertes à un prix nettement plus élevé en regard des ressources consommées? Plusieurs outils d'évaluation des systèmes de transport automobile comme la LCA (Life Cycle Assessment), l'ECOSCORE existent mais sont orientés sur l'impact environnemental. Et pourtant, le succès sur le marché des nouvelles technologies, notamment les véhicules hybrides, est fortement lié à la satisfaction des utilisateurs potentiels. D'où l'idée de définir l'ECOEFFICIENCE comme un nouveau concept qui tient compte à la fois de l'impact des véhicules sur l'environnement et de la satisfaction de l'utilisateur (SU). Les contraintes environnementales sont fortes et constituent souvent un élément essentiel des évolutions technologiques et des schémas d'organisation ou de planification des moyens et infrastructures de transport. La satisfaction de lutilisateur souvent ignorée par les outils dévaluation des systèmes de transport est aussi un élément important pour une clientèle de plus en plus exigeante en matière de qualité et de service. Par ailleurs, les impacts sur l'environnement sont très nombreux, de nature très diverse et sont souvent antagonistes aux critères de satisfaction de lutilisateur (ou de performances). Cela explique la nécessité de disposer dans un premier temps doutil et de méthode dévaluation et dans un deuxième temps doptimisation de lécoefficience des systèmes de transport pour guider le concepteur.

Le broyage des déchets métalliques (Véhicules Hors dUsage, Déchets dEquipements Electriques et Electroniques, ferrailles de collecte) est une activité qui génèrent une quantité considérable de matières résiduelles, communément appelés Résidus de Broyage (RB), assimilables à des matières premières « secondaires » dont les gisements mondiaux sont estimés à 30Mt/an. Leur valorisation est devenue un enjeu économique et environnemental important. Dans ce travail, une analyse des propriétés physico-chimiques des RB a abouti à une proposition de classification en deux catégories, d'égales proportions, basée sur leurs propriétés énergétiques. Les Résidus Fins de Broyage (RFB), de granulométrie inférieure à 2-10 mm, ne présentent pas d'intérêts sont composés de quatre familles de matières (organiques, minéraux, métaux non-ferreux et (oxy-hydroxydes de fer) dont la séparation mécanique et la valorisation ont été démontrées. Les Résidus Organiques de Broyage (ROB), contenus dans les fractions plus grossières des RB, sont essentiellement constitués de matières aux propriétés énergétiques intéressantes (plastiques, élastomères, textiles, bois, etc.), mais dont les teneurs en contaminants (ie Cl, S) impose l'usage de technologies de valorisation appropriées telle que la pyrolyse. Les propriétés réductrices du résidu carboné quelle génère (le char) ont été étudiée au travers dessais de réduction directe de pellets auto-réducteurs en mélange avec les (oxy-hydr)oxydes de fer contenu dans les RFB, et ce afin de produire des éponges de fer (DRI). Des DRI compacts, métallisés à plus de 85%, ont été obtenus, avec une volatilisation du zinc et du plomb supérieure à 98%. La cinétique globale de réduction est probablement favorisée par un transfert de la chaleur vers le cur des pellets amélioré par la présence initiale de particules métalliques. Ces résultats ont conduit à l'élaboration d'un procédé intégré de production de fonte à partir de RB combinant un réacteur de pyrolyse, un four à sole tournante (RHF) pour l'auto-réduction des pellets, et un four à arc immergé (SAF) pour la fusion des DRI en fonte et en scorie. Un avantage majeur du procédé est son indépendance énergétique ; l'énergie contenue dans les gaz libérés lors la pyrolyse des ROB permettant en effet, d'un point de vue théorique, de couvrir les besoins globaux. Sur le plan économique, il a été montré que les coûts de production de la fonte à partir du procédé dépendaient largement des conditions tarifaires locales d'élimination des RB en Centre d'Enfouissement Technique (CET). Compte tenu de l'augmentation inexorable des prix d'enfouissement, la compétitivité du procédé devrait se généraliser sur l'ensemble des pays de l'Union Européenne dans les dix prochaines années. En cas de validation du procédé, son intégration dans la filière globale de traitement des déchets métalliques porterait leur taux de valorisation à 92,7% et donc dapprocher sensiblement les objectifs de valorisation fixés à 95% par l'Union Européenne.

Le travail présenté dans cette thèse concerne l'application des techniques de l'automatique au domaine automobile. Nous avons abordé plus particulièrement les problèmes de modélisation et de commande. Le travail est organisé en deux parties : la première est dédiée à un certain nombre d'aspects de modélisation. Une telle modélisation peut être effectuée en différents sous-ensembles et/ou représentée par des modèles plus ou moins compliqués. Les indicateurs plus souvent employés dans la littérature pour évaluer le comportement dynamique des véhicules, en terme de performance, tenue de route et confort sont analysés. La deuxième partie de la thèse met en évidence quelques problèmes de commande intéressants pour améliorer le comportement dynamiques des véhicules. Nous présentons ensuite, en vue de l'application au véhicule, une méthodologie de commande robuste et/ou adaptative développée au laboratoire d'automatique de Grenoble. Cette méthodologie est ensuite appliquée au problème de conduite automatique de véhicule, ou seul l'écart latéral, véhicule-trajectoire, est utilisé comme retour d'information. Pour simuler le comportement du véhicule, un modèle complet non linéaire est utilisé.

Cette thèse concerne les drones dits "convertibles", qui allient capacité au vol stationnaire et efficacité énergétique en vol de croisière. Les principales contributions de ce travail comportent trois volets. D'abord, nous concevons une nouvelle structure de drone en ajoutant de chaque côté d'un quadrirotor une aile qui peut pivoter autour d'un axe appartenant au plan des hélices. Notre prototype a de nombreux avantages par rapport aux structures convertibles existantes: conception mécanique simple car dérivée d'un quadrirotor classique, flexibilité pour le montage de différents composants (ailes, hélices), etc. Deuxièmement, nous proposons une modélisation énergétique de ce type de drone convertible, en tenant compte de ses caractéristiques par rapport aux hélicoptères avec pilote à bord (grande variation des forces aérodynamiques, dégradation des performances à faible nombre de Reynolds, etc.). Finalement, concernant la conception de la commande, les degrés de liberté des ailes permettent le découplage entre les orientations des hélices et celle des ailes. Cela augmente considérablement les possibilités de contrôle par rapport aux aéronefs traditionnels. S'appuyant sur cette caractéristique, plusieurs approches de contrôle sont proposées. En particulier, en utilisant une conception géométrique spécifique, nous montrons qu'un contrôle efficace peut être obtenu sans mesures de la vitesse air. Les résultats de simulation confortent cette stratégie de contrôle, même en présence de vent fort et variable. Afin de valider la théorie, un prototype mécanique du drone a été construit dans notre laboratoire et des essais en vol préliminaires ont été effectués. / There is a growing interest to design convertible aerial vehicles that can hover like helicopters and fly forward efficiently like airplanes. This thesis is devoted to the conception, modeling, and control of such a convertible mini-UAV (Unmanned Aerial Vehicle). The main contributions of this work are threefold. Firstly, we design a novel UAV structure by adding to each side of a quadrotor one wing that can rotate around an axis belonging to the propellers' plane. Our prototype has many advantages over existing convertible structures: simple mechanical concept since inspired by a classical quadrotor, flexibility for selecting different components (wings, propellers), flexibility for the control design, etc. Secondly, we provide an energy modeling of this type of convertible UAVs, taking into account their characteristics as compared to full-scale helicopters (large variation of aerodynamic forces, performance degradation at low Reynolds number, etc.). Finally, as for the control design, the degrees of freedom of the wings permit the decoupling between propellers and wings' orientations. This greatly enhances the control flexibility as compared to traditional aircraft. Relying on this feature, several control approaches are proposed. In particular, using a specific geometrical design, we show that an efficient control of our UAV can be obtained without air-velocity measurements. Simulation results confirm the soundness of our control design even in the presence of strong and varying wind. En route to validate the theory, a mechanical prototype of the UAV was constructed in our laboratory and preliminary flight tests were performed.

Les réseaux ad hoc véhiculaires (VANETs) sont constitués par un ensemble de véhicules qui échangent des données de sécurité et de confort même s’ils ne sont pas toujours directement à portée radio.Les problèmes liés aux réseaux VANETs ne sont pas encore tous résolus. Dans ce contexte, et dans le but de maximiser la stabilité dans ce type de réseaux, nous proposons différentes contributions pour assurer le routage en combinant les métaheuristiques et la technique de clustérisation.Tout d’abord, nous présentons un modèle de routage utilisant l’algorithme de clustérisation le plus efficace k-medoids. Ensuite, nous proposons plusieurs améliorations en utilisant les métaheuristiques, plus précisément les algorithmes génétiques, la recherche tabou et la recherche par dispersion. Enfin, nous proposons une application réelle de communication entre trois robots mobiles dans les zones non couvertes par le réseau VANET.A l’aide de diverses métriques, des simulations extensives montrent que nos contributions donnent de bons résultats par rapport à d’autres modèles conçus dans le même but. / Vehicular ad hoc networks (VANETs) consist of a set of vehicles trying to exchange security and comfort data even if they are not directly within radio range of each other. The problems related to VANET networks are not yet solved. In this context, and in order to maximize the stability in the VANETs networks, we propose different contributions combining the metaheuristics and the clustering technique. First, we propose a routing model using the most efficient clustering algorithm K-medoids. Then, we propose several improvements using metaheuristics, more precisely the AGs, the RT and the Scatter Search. Finally, we propose a real application that uses the Arduino Uno platform to allow communication between three mobile robots in an areas not covered by the VANET network.Using various metrics, extensive simulations prove that our contributions show good results compared to other models designed for the same purpose.

Le problème de la gestion énergétique des véhicules hybrides consiste essentiellement à développer des algorithmes appelés : stratégies de commande, dont le rôle est de choisir à chaque instant la meilleure répartition de puissance entre les différentes sources d'énergie d'une manière à minimiser la consommation de carburant et/ou les émissions de polluants. Le problème est formulé comme un problème de commande optimale qui, en connaissant a priori le profil de vitesse du véhicule, vise à trouver la répartition optimale de puissance en minimisant la consommation de carburant, sous contraintes. Il s'agit ici des algorithmes dits d'optimisation globale. Bien que ces deniers soient limités à la simulation, ils permettent, néanmoins de déduire des stratégies de commande « sous-optimales » applicables en ligne. <br />L'objectif de la thèse est d'élaborer des lois de gestion d'énergie applicable en ligne. Ceci revient à « prédire » le profil de vitesse du véhicule permettant d'estimer la demande de puissance du conducteur. A cette fin, Deux stratégies de commande temps réel basées sur l'algorithme d'optimisation globale ont été proposées. La première concerne le cas particulier d'un véhicule circulant sur le même trajet physique, et la seconde est une généralisation à tout types de parcours. Enfin, une mise en œuvre des stratégies temps réel proposées sur un banc moteur a permis de valider les résultats de simulation obtenus et d'évaluer le gain d'hybridation par rapport à un véhicule conventionnel équivalent.

Nous étudions dans cette thèse un problème de construction de tournées de véhicules pour le transport de personnes à la demande (TAD) qui, combinant la souplesse des taxis à la capacité de regroupement des transports en commun, est une voie pour repenser nos pratiques en terme de mobilité. Après avoir défini puis classé plusieurs critères de qualité de service, nous en sélectionnons trois pour leur représentativité : la minimisation de la distance totale parcourue, la maximisation du taux de remplissage des véhicules et la minimisation du temps perdu en transport. La méthode d'optimisation utilisée est basée sur une approche par décomposition appelée génération de colonnes. Nous nous plaçons dans le cas statique où toutes les demandes sont connues par avance. L'adaptation de cette méthode exacte aux trois critères choisis induit des développements originaux, comme la modélisation du réseau par un p-graphe ou l'optimisation d'une fonction objectif fractionnaire. Cette étude est intégrée à un projet pluridisciplinaire piloté par des géographes qui a pour sujet d'expérimentation la mise en place d'un TAD opérationnel dans le Pays du Doubs Central (France). Un algorithme de résolution heuristique spécifique a été développé pour cette application. L'intégration des résultats des deux algorithmes à un Système d'Information Géographique permet une analyse des critères de qualité de service et de leurs interactions avec le territoire d'un point de vue géomatique. Il en découle une étude sur la forme des tournées et plus particulièrement sur différentes mesures de leur sinuosité.

Les systèmes avancés d'assistance au conducteur (ADAS) aident les conducteurs à effectuer des tâches de conduite complexes et à éviter ou atténuer les situations dangereuses. Le véhicule détecte le monde extérieur au moyen de capteurs, et ensuite construit et met à jour un modèle interne de la configuration de l'environnement. La perception de véhicule consiste à établir des relations spatiales et temporelles entre le véhicule et les obstacles statiques et mobiles dans l'environnement. Cette perception se compose de deux tâches principales : la localisation et cartographie simultanées (SLAM) traite de la modélisation de pièces statiques; et la détection et le suivi d'objets en mouvement (DATMO) est responsable de la modélisation des pièces mobiles dans l'environnement. Afin de réaliser un bon raisonnement et contrôle, le système doit modéliser correctement l'environnement. La détection précise et la classification des objets en mouvement est un aspect essentiel d'un système de suivi d'objets. Classification des objets en mouvement est nécessaire pour déterminer le comportement possible des objets entourant le véhicule, et il est généralement réalisée au niveau de suivi des objets. La connaissance de la classe d'objets en mouvement au niveau de la détection peut aider à améliorer leur suivi. La plupart des solutions de perception actuels considèrent informations de classification seulement comme information additional pour la sortie final de la perception. Aussi, la gestion de l'information incomplète est une exigence importante pour les systèmes de perception. Une information incomplète peut être originaire de raisons liées à la détection, tels que les problèmes d calibrage et les dysfonctionnements des capteurs; ou des perturbations de la scène, comme des occlusions, des problèmes de météo et objet déplacement. Les principales contributions de cette thèse se concentrent sur ​​la scène DATMO. Précisément, nous pensons que l'inclusion de la classe de l'objet comme un élément clé de la représentation de l'objet et la gestion de l'incertitude de plusieurs capteurs de détections, peut améliorer les résultats de la tâche de perception. Par conséquent, nous abordons les problèmes de l'association de données, la fusion de capteurs, la classification et le suivi à différents niveaux au sein de la phase de DATMO. Même si nous nous concentrons sur un ensemble de trois capteurs principaux: radar, lidar, et la caméra, nous proposons une architecture modifiables pour inclure un autre type ou nombre de capteurs. Premièrement, nous définissons une représentation composite de l'objet pour inclure des informations de classe et de l'état d'objet deouis le début de la tâche de perception. Deuxièmement, nous proposons, mettre en œuvre, et comparons deux architectures de perception afin de résoudre le problème de DATMO selon le niveau où l'association des objets, la fusion et la classification des informations sont inclus et appliquées. Nos méthodes de fusion de données sont basées sur la théorie de l'evidence, qui est utilisé pour gérer et inclure l'incertitude de la détection du capteur et de la classification des objets. Troisièmement, nous proposons une approche d'association de données bassée en la théorie de l'evidence pour établir une relation entre deux liste des détections d'objets. Quatrièmement, nous intégrons nos approches de fusion dans le cadre d'une application véhicule en temps réel. Cette intégration a été réalisée dans un réelle démonstrateur de véhicule du projet European InteractIVe. Finalement, nous avons analysé et évalué expérimentalement les performances des méthodes proposées. Nous avons comparé notre fusion rapproche les uns contre les autres et contre une méthode state-of-the-art en utilisant des données réelles de scénarios de conduite différents. Ces comparaisons sont concentrés sur la détection, la classification et le suivi des différents objets en mouvement: piétons, vélos, voitures et camions. / Advanced driver assistance systems (ADAS) help drivers to perform complex driving tasks and to avoid or mitigate dangerous situations. The vehicle senses the external world using sensors and then builds and updates an internal model of the environment configuration. Vehicle perception consists of establishing the spatial and temporal relationships between the vehicle and the static and moving obstacles in the environment. Vehicle perception is composed of two main tasks: simultaneous localization and mapping (SLAM) deals with modelling static parts; and detection and tracking moving objects (DATMO) is responsible for modelling moving parts in the environment. In order to perform a good reasoning and control, the system has to correctly model the surrounding environment. The accurate detection and classification of moving objects is a critical aspect of a moving object tracking system. Therefore, many sensors are part of a common intelligent vehicle system. Classification of moving objects is needed to determine the possible behaviour of the objects surrounding the vehicle, and it is usually performed at tracking level. Knowledge about the class of moving objects at detection level can help improve their tracking. Most of the current perception solutions consider classification information only as aggregate information for the final perception output. Also, management of incomplete information is an important requirement for perception systems. Incomplete information can be originated from sensor-related reasons, such as calibration issues and hardware malfunctions; or from scene perturbations, like occlusions, weather issues and object shifting. It is important to manage these situations by taking them into account in the perception process. The main contributions in this dissertation focus on the DATMO stage of the perception problem. Precisely, we believe that including the object's class as a key element of the object's representation and managing the uncertainty from multiple sensors detections, we can improve the results of the perception task, i.e., a more reliable list of moving objects of interest represented by their dynamic state and appearance information. Therefore, we address the problems of sensor data association, and sensor fusion for object detection, classification, and tracking at different levels within the DATMO stage. Although we focus on a set of three main sensors: radar, lidar, and camera, we propose a modifiable architecture to include other type or number of sensors. First, we define a composite object representation to include class information as a part of the object state from early stages to the final output of the perception task. Second, we propose, implement, and compare two different perception architectures to solve the DATMO problem according to the level where object association, fusion, and classification information is included and performed. Our data fusion approaches are based on the evidential framework, which is used to manage and include the uncertainty from sensor detections and object classifications. Third, we propose an evidential data association approach to establish a relationship between two sources of evidence from object detections. We observe how the class information improves the final result of the DATMO component. Fourth, we integrate the proposed fusion approaches as a part of a real-time vehicle application. This integration has been performed in a real vehicle demonstrator from the interactIVe European project. Finally, we analysed and experimentally evaluated the performance of the proposed methods. We compared our evidential fusion approaches against each other and against a state-of-the-art method using real data from different driving scenarios. These comparisons focused on the detection, classification and tracking of different moving objects: pedestrian, bike, car and truck.

L'objectif de cette thèse est d'appliquer, aux problèmes de fusion de données, les techniques de résolution des CSP (Problèmes de Satisfaction de Contraintes) sur des pavés réels avec comme application réelle la localisation dynamique d'un véhicule à l'aide des capteurs odométriques, d'un gyromètre de lacet et d'un GPS différentiel.<br />Après avoir mené cette étude et tiré des conclusions, deux contributions sont faites pour améliorer les techniques de satisfaction de contraintes utilisées. Dans un premier temps, la notion de "domaine de consistance" est introduite. Les propriétés qui lui sont associées permettent de résoudre de manière formelle des exemples de cycles. Grâce à cet outil, on améliore la précision des pavés obtenus tout en ayant une information précieuse du temps de calcul a priori. Dans un second temps, l'algorithme de propagation connu sous le nom de FALL/CLIMB permettant de résoudre de façon optimale un CSP ayant une représentation graphique sous forme de graphe est généralisé aux CSP vectorisés appelés "VCSP".