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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 03-09-2013
Ferlin Antoine
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La vérification de logiciels est une activité dont l'importance est cruciale
pour les logiciels embarqués critiques. Les différentes approches envisageables
peuvent être classées en quatre catégories : les méthodes d'analyse statique non
formelles, les méthodes d'analyse statique formelles, les méthodes d'analyse dynamique
non formelles et les méthodes d'analyse dynamique formelles. L'objectif de
cette thèse est de vérifier des propriétés temporelles dans un cadre industriel, par
analyse dynamique formelle.
La contribution comporte trois parties. Un langage adapté à l'expression des
propriétés à vérifier, tirées du contexte industriel d'Airbus, a été dé ni. Il repose
notamment sur la logique temporelle linéaire mais également sur un langage d'expressions
régulières.
La vérification d'une propriété temporelle s'effectue sur une trace d'exécution
d'un logiciel, générée à partir d'un cas de test pré-existant. L'analyse statique est
utilisée pour générer la trace en fonction des informations nécessaires à la vérification
de la propriété temporelle formalisée.
Cette approche de vérification propose une solution pragmatique au problème
posé par le caractère ni des traces considérées. Des adaptations et des optimisations
ont également été mises en œuvre pour améliorer l'efficacité de l'approche et faciliter
son utilisation dans un contexte industriel. Deux prototypes ont été implémentés,
des expérimentations ont été menées sur différents logiciels d'Airbus.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 13-06-2013
Mauclair Cédric
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Depuis quelques années, les réseaux de communication déployés au sein d’aéronefs sont
toujours plus vastes et plus complexes. Ces bus numériques multiplexent différents flux de
données afin de limiter les câbles, mais cela induit des retards sur les transmissions.
Les travaux présentés ici portent sur une approche statistique de l’évaluation des performances
du pire temps de traversée d’un réseau embarqué de type AFDX. Il s’agit de définir
une nouvelle approche visant à associer à un calcul pire cas, une distribution des temps
de transmission des messages, en vue notamment de permettre d’apprécier le pessimisme
du calcul pire cas. Les méthodes décrites sont applicables dans le cadre plus général d’un
ensemble de tâches.
Nous proposons trois contributions dans ces travaux. Tout d’abord, une méthode originale
d’évaluation de la distribution de la durée de traversée d’un commutateur AFDX qui s’appuie
sur une énumération symbolique des scénarios d’ordonnancement dans la file d’attente.
Puis, un algorithme efficace de calcul des délais subis par des messages/tâches périodiques
lorsque les déphasages initiaux sont connus. Les délais calculés sont exacts ainsi que la
distribution de probabilité.
Enfin, le calcul de la distribution des délais subis par des messages/tâches dans un cadre
général, à l’aide d’une méthode statistique de type Monte Carlo. Des décalages initiaux sont
tirés aléatoirement et permettent de nourrir l’algorithme précédent.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 18-04-2013
Guduvan Alexandru-Robert-Ciprian
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Le développement de tests pour les systèmes d’avioniques met en jeu une
multiplicité de langages de test propriétaires, sans aucun standard émergent.
Les fournisseurs de solutions de test doivent tenir compte des habitudes des
différents clients, tandis que les échanges de tests entre les avionneurs et
leurs équipementiers / systémiers sont entravés. Nous proposons une approche
dirigée par les modèles pour s’attaquer à ces problèmes: des modèles
de test sont développés et maintenus à la place du code, avec des transformations
modèle-vers-code vers des langages de test cibles. Cette thèse présente
trois contributions dans ce sens. La première consiste en l’analyse de quatre
langages de test propriétaires actuellement déployés. Elle nous a permis
d’identifier les concepts spécifiques au domaine, les meilleures pratiques,
ainsi que les pièges à éviter. La deuxième contribution est la définition
d’un méta-modèle en EMF Ecore, qui intègre tous les concepts identifiés
et leurs relations. Le méta-modèle est la base pour construire des éditeurs
de modèles de test et des motifs de génération de code. Notre troisième
contribution est un d´démonstrateur de la façon dont ces technologies sont
utilisées pour l’élaboration des tests. Il comprend des éditeurs personnalisables
graphiques et textuels pour des modèles de test, ainsi que des transformations
basées-motifs vers un langage du test exécutable sur une plateforme
de test réelle.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 11-10-2013
Fichera Francesco
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Ce manuscrit présente des résultats de recherche concernant une certaine classe de systèmes hybrides. Les systèmes
hybrides peuvent être utilises pour la modélisation de systèmes physiques complexes et hétérogènes dont l’évolution dans
le temps présente des phénomènes discrets, tels que les commutations des convertisseurs ou les impacts des systèmes
mécaniques. De la même manière, la théorie hybride peut être utilisée pour concevoir des contrôleurs hybrides, en général
plus performants par rapport aux contrôleurs a temps continu.
Dans ce cadre, les résultats de ce manuscrit peuvent être divises en trois parties. D'abord des résultats de stabilité par
rapport à un indice de performance de type Hinfini sont présentes pour une classe plutôt large de systèmes hybrides
Ensuite, nous introduisons de nouvelles architectures de contrôleurs hybrides pour les systèmes à temps continu
caractérisées par le fait que leur état peut être réinitialisé en fonction de la trajectoire. Enfin, nous présentons une technique
de synthèse convexe pour la conception d'un contrôleur hybride multi-objectif. La comparaison avec les résultats classique
met en évidence les avantages en termes de performance par rapport aux contrôleurs a temps continu classiques, tout en
préservant la propriété de robustesse et la simplicité de conception.
Bien que la théorie hybride soit en plein développement, ces travaux généralisent certains résultats existants, en améliorant
la simplicité d’implémentation des solutions grâce à l'utilisation de la programmation semi-definie. En plus les architectures
de contrôleurs hybrides présentées ont l'avantage de simplifier la généralisation de quelques résultats classiques
concernant la synthèse optimale par rapport à des indices de performance communs.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 20-06-2013
Muot Nathanaël
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Dans ce mémoire, nous présentons une stratégie basée sur une approche hybride
dans le domaine temporel, couplant une méthode de résolution des équations de Maxwell
dans le domaine 3D (FDTD) avec une méthode de résolution des équations de ligne de
transmission, afin de pouvoir simuler des problèmes électromagnétiques de grande échelle. Le
mémoire donne les éléments d’hybridation pour deux cadres d’utilisation de cette approche :
une approche multi-domaine et une approche multi-résolution ou d’échelle.
L’approche multi-domaine est une extension de la méthode FDTD 3D à plusieurs sousdomaines
reliés par des structures filaires sur lesquelles on résout une équation de lignes de
transmission par un formalisme FDTD 1D. La difficulté est d’abord d’avoir une définition
implicite du champ électromagnétique dans la théorie des lignes de transmission, et d’autre
part de prendre en compte les effets du sol sur les courants induits au niveau des lignes et
sur les champs électromagnétiques.
L’approche multi-résolution ou d’échelle est conçue pour étendre les capacités de la méthode
FDTD au traitement du routage de câbles complexes ayant une section plus petite que
la taille de la cellule. Ce mémoire présente différentes techniques pour évaluer les paramètres
de la ligne, basées sur la résolution d’un problème de Laplace 2D, ainsi qu’une méthode de
couplage champs/câbles basée sur le courant de mode commun.
L’ensemble de ce travail nous a permis de proposer une méthode numérique efficace pour
calculer les effets électromagnétiques induits par une source (type onde plane ou dipolaire)
sur des sites de grande dimension, composés de plusieurs bâtiments reliés entre eux par un
réseau de câbles. Dans ce cadre une application à la foudre a été réalisée.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 18-06-2013
Boumghar Redouane
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La principale difficulté pour la navigation autonome d'un robot dans un environnement partiellement ou totalement inconnu vient naturellement du manque d'informations sur l'environnement : on ne peut assurer que le chemin calculé soit aussi court et aussi sûr que le chemin calculé avec une connaissance parfaite de l'environnement. Les informations sur l'environnement sont obtenues au fur et à mesure de la navigation avec un degré variable de certitude qui dépend de l'environnement lui-même, des capacités de perception et la localisation du véhicule, et c'est l'acquisition des informations pertinentes pour la tâche de navigation qui conditionne sa bonne réalisation. Les travaux proposés sont réalisés dans ce contexte : ils définissent une stratégie de navigation qui est basée sur la détermination des zones où l'information est nécessaire au robot pour atteindre le but.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 27-06-2013
Brändle de Motta Jorge César
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Un grand nombre d'écoulements naturels et industriels mettent en jeu des particules (sédimentation,
lit fluidisé, sprays...). Les écoulements chargés en particules sont bien décrits numériquement sous
l'hypothèse des particules plus petites que toutes les échelles de l'écoulement. Cette thèse consiste à
simuler numériquement une turbulence homogène et isotrope soutenue chargée en particules dont la
taille est supérieure à l'échelle de Kolmogorov. Pour se faire une méthode de simulation a été
développée au sein du code Thétis puis validée. L'originalité de cette méthode consiste en l'utilisation
d'une approche de pénalisation associée à la viscosité dans la zone solide. Les particules
sont transportées de façon lagrangienne. Les principaux résultats concernent trois simulations faisant
varier le rapport de densité entre le fluide et le solide. Chaque simulation simule le mouvement de 512
particules avec un diamètre 22 fois plus grand que l'échelle spatiale de Kolmogorov remplissant ainsi
3% du volume total. La dispersion des particules est étudiée et montre des comportements
comparables à ceux observés pour des particules ponctuelles. Un intérêt particulier est porté sur le
régime collisionnel. On observe que la corrélation des vitesses avec le fluide environnant réduit le
nombre de chocs frontaux par rapport au cas théorique de particules d'un gaz dense. L'effet de
la prise en compte du fluide visqueux entre les particules (couche de lubrification) lors de la collision a
été étudiée. L'écoulement moyen à l'échelle des particules est aussi analysé, mettant en évidence
l'existence d'une couche de dissipation autour des particules.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 28-01-2013
Ait Ighil Mehdi
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Ce travail de thèse porte sur la modélisation des phénomènes de propagation affectant les signaux de navigation par satellite en environnement urbain dense avec une focalisation particulière sur les multitrajets et l'aspect large bande du canal de propagation espace/Terre. Le simulateur de canal pseudo temps-réel développé, SCHUN (Simplified CHannel for Urban Navigation), repose sur une approche hybride physico-statistique. La composante statistique de la modélisation permet essentiellement de générer une ville virtuelle à partir de distributions de bâtiments connues. Le reste de la modélisation s'appuie sur une approche physique simplifiée où les interactions ondes électromagnétiques/ville virtuelle reposent d'une part sur un modèle de macro-diffusion à l'échelle des façades, (3CM (Three Component Model)), et d'autre part sur un modèle physique de masquage du trajet direct par les bâtiments. Les principales méthodes numériques sous-jacentes sont l'optique physique et la théorie uniforme de la diffraction. Le simulateur de canal SCHUN ouvre aujourd'hui des perspectives intéressantes pour la modélisation large bande du canal de propagation espace/Terre. Optimisé pour des temps de calcul raisonnables, alliant une composante statistique à une composante physique simplifiée, ce simulateur a été conçu et validé par des mesures expérimentales pour répondre à des besoins de simulation des systèmes à diversité de satellite, diversité de réception, diversité de polarisation ou encore diversité de fréquence pour des applications de navigation par satellite.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 17-09-2013
Saucez Manuel
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L'objectif de cette étude est de résoudre les qualités de vol d'une aile volante long courrier, au stade de la conception avion. Le concept d'aile volante promet un gain important en terme de performances et de niveau de finesse par rapport aux configurations classiques. Ce gain est obtenu par l'intégration des quatre fonctions principales de l'avion (portance, contrôle, propulsion, transport) dans un seul corps. Ces choix de configuration entraînent des challenges à relever, dont l'obtention de qualités de vol respectant la certification. La configuration initiale étudiée présente de fortes instabilités longitudinales et latérales, une faible autorité en roulis, et des difficultés à effectuer la manœuvre de rotation au décollage. Dans cette étude sont proposées des solutions, combinant des surfaces de contrôle innovantes et des degrés de libertés originaux, qui tirent profit des avantages de la configuration. Les qualités de vols sont résolues dans un processus de résolution avec aussi peu de boucles que possible, et l'impact sur les performances est minimisé. En sortie de ce processus se trouve l'architecture de surface de contrôle optimisée, qui minimise l'impact des qualités de vol sur le coût de la mission.
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 22-02-2013
Besse Frédéric
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Dans un contexte de besoins croissants de moyens de communication pour augmenter
la sécurité des vols et répondre aux attentes des compagnies et des passagers, le monde de
l’aviation civile cherche de nouveaux systèmes de communication pouvant répondre à ces
objectifs. Les systèmes de communication sol-bord existants, que ce soit les solutions par
satellites en bande L (SATCOM, ...) ou les solutions cellulaires par liaison directe avec le
sol (HF, VHF, ...), présentent des limites en terme de capacité, de couverture et de coût.
La proposition avancée dans le cadre de cette thèse est d’utiliser les avions comme
relais afin de propager les données jusqu’à une station sol. Ce système peut être vu comme
un réseau ad hoc mobile dont les nœuds sont les avions civils en vol. Grâce à plusieurs
sauts successifs au travers d’avions relais, chaque avion doit pouvoir joindre le sol sans
être à portée directe d’une station. Le réseau ad hoc ainsi formé peut ensuite être utilisé
pour différentes classes de communications : contrôle aérien, services pour les compagnies
aériennes ou pour les passagers. Une telle solution permettrait d’améliorer la couverture
des solutions cellulaires classiques en zone continentale. Elle est également applicable en
zone océanique où les seuls moyens disponibles sont actuellement le satellite et la HF. On
peut imaginer que les coûts de déploiement et de maintenance seraient relativement bas
puisque l’infrastructure sol est limitée.
Dans cette thèse, nous avons étudié la faisabilité puis les performances qui peuvent
être attendues pour ce système de communication aéronautique innovant.
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