Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la classification d'images supervisée appliquée à la robotique mobile autonome en milieu structuré. Pour naviguer, et en particulier pour se repérer, un robot utilise des amers attachés à des sites de l'environnement, modélisé par un graphe topologique. À chaque noeud du graphe est associé un amer. Les amers sont des combinaisons d'attributs visuels optimales, obtenues au travers d'un formalisme particulier appelé "treillis de Galois" ou "treillis de concepts". Des algorithmes de construction de treillis ont été modifiés afin de permettre, de façon incrémentale, l'établissement d'une classification supervisée des images et l'extraction des amers visuels. Une extension probabiliste et une approche locale ont été implémentées pour améliorer les performances de l'apprentissage. Enfin, une application robotique complète a été implémentée dans les laboratoires du LAAS-CNRS et de SUPAERO.

La réduction des nuisances sonores d'aéronefs implique une meilleure compréhension de la propagation acoustique en présence d'un écoulement quelconque, tant d'un point de vue théorique qu'expérimental. Mais ce phénomène physique est difficile à appréhender. Si l'écoulement n'est pas uniforme, la théorie de Galbrun (représentation lagrangienne) permet d'exprimer, en écoulement quelconque d'un fluide parfait, toutes les grandeurs acoustiques (pression, intensité...) en petites perturbations en fonction d'une seule variable, le vecteur déplacement. Toutefois, elle n'a jamais été expérimentée faute de capteurs adéquats. Ce travail de thèse propose en premier lieu de montrer la pertinence de l'approche théorique de Galbrun en l'intégrant dans une description non linéaire exacte des perturbations dans un milieu continu. Des équations sont alors obtenues qui, appliquées au cas du fluide parfait, généralisent les équations linéaires de la théorie de Galbrun. Dans un second temps, après avoir montré la faisabilité de la mesure de vitesse acoustique par vélocimétrie laser Doppler (LDV) sur une soufflerie à faible vitesse, la théorie linéaire de Galbrun est expérimentée sur un banc aéroacoustique haute vitesse, spécialement développé à cet effet. Une première caractérisation en écoulement du champ acoustique, notamment le vecteur intensité, au-dessus d'un matériau absorbant a ainsi pu être menée.

Une analyse phénoménologique des endommagements des nids d’abeille a été conduite et a permis d’identifier le mécanisme de plissement. Cette approche a permis de proposer une modélisation du nid d’abeille par ses arêtes verticales seules indépendantes entre elles et pour lesquelles la loi d'écrasement est identifiée par un essai simple de compression. Cette modélisation a été validée par comparaison à des essais d'indentations sur nid d’abeille nomex et les limitations de cette approche ont été identifiées. Puis elle a été étendue à l’étude des impacts basse vitesse/basse énergie des structures sandwichs à âme en nid d’abeille nomex et peaux métalliques. Un modèle éléments finis non linéaire géométrique et matériau a été développé dans lequel le nid d’abeille est représenté par des ressorts non linéaires situés aux emplacements géométriques des arêtes. Les interactions nid d’abeille peaux sont identifiées et prises en compte dans la modélisation ce qui autorise une bonne corrélation des essais d'indentations quasistatiques. Une approche multi-échelle basée in fine sur l’essai simple et économique de compression du nid d’abeille est aussi proposée et permet de corréler des essais d’impact dynamiques sur une structure réelle. Enfin, l'approche conduit à une bonne prédiction de l'empreinte résiduelle et de la résistance résiduelle de la structure en compression après impact en introduisant la loi de relaxation non linéaire du ressort.

Cette thèse est consacrée à l'analyse et à la modélisation de la Fonction de Transfert de Modulation (FTM) des capteurs d'images à pixels actifs (APS) CMOS. La FTM, indicateur de la qualité de l’image fournie par le système optique ou électo-optique, représente le contraste restitué par le système à une résolution donnée. Après avoir vérifié les conditions d’applicabilité de cette notion aux capteurs d'images, nous nous intéressons au modèle analytique de FTM issu du monde des CCD. Il tient compte, de façon simplifiée, de la géométrie des pixels et des mécanismes de diffusion des charges photogénérées. Ce modèle n'est pas suffisamment représentatif des pixels CMOS dont la topologie et, par conséquent, les phénomènes de diffusion sont beaucoup plus complexes. La FTM de tels pixels ne peut donc être facilement modélisée ce qui rend nécessaire de pouvoir la mesurer et de mener des investigations afin d'identifier les facteurs qui l'influencent. Plusieurs méthodes de mesure de la FTM sont étudiées et comparées grâce à la mise en place d’un banc de caractérisation dédié. Les nombreux avantages liés à l'utilisation de la méthode normalisée ISO 12233 sont ainsi démontrés. Dans un but de modélisation de la FTM, deux détecteurs matriciels spécifiques ont été développés. Ils permettent ainsi d'identifier et de quantifier les phénomènes entrant en jeu dans la dégradation de l'image: la participation de la zone active au signal, la dissymétrie de la diaphonie... Ces résultats, dont la pertinence est confrontée aux mesures de FTM, permettent d'identifier des solutions tendant à améliorer la FTM des pixels des capteurs CMOS : masquage optique, utilisation de micro-lentilles...

Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche sur un nouveau moyen d’essais pour l'étude des aéronefs : la Suspension ACtive pour SOufflerie (SACSO). Après avoir présenté les modélisations cinématique, statique et dynamique de ces manipulateurs, une caractérisation mathématique des différents espaces de travail est proposée. Elle nous permet d’exposer nos outils graphiques rapides de prévision de ces espaces. Sont ensuite abordés les problèmes liés à la nécessaire redondance en câbles de ce type de manipulateur et ce que cela entraîne au niveau de la commande. Cette étude théorique sur les manipulateurs parallèles à câbles nous conduit à énoncer quelques règles simples mais capitales de conception et à proposer deux exemples d’architecture extrême de manipulateurs à 6 ddl : les architectures minimale et maximale. Les règles édictées sont ensuite appliquées à la conception de l'architecture géométrique du manipulateur à câble SACSO.

Les longs moteurs à propergol solide peuvent présenter des oscillations de poussée dues à des fluctuations de la pression dans la chambre de combustion. Une source de ces fluctuations peut être l'instabilité de l'écoulement interne (écoulement de Taylor), dont l’étude au sens classique a déjà été effectuée par J.Griffond (2001) sur l'écoulement monophasique. Elle est présentée au premier chapitre, ainsi que le problème des oscillations de poussée et une première analyse des mesures effectuées sur divers montages expérimentaux. Dans le but d’augmenter l'impulsion spécifique du moteur, le propergol contient des particules d’aluminium relachées dans l'écoulement. Afin de prendre en compte la présence de ces particules, un nouvel écoulement de base, alors diphasique, doit être recherché. C’est ce qui est fait au chapitre 2. L’étude de stabilité de cet écoulement y est aussi menée, et montre finalement une faible influence des particules sur la stabilité. Une modélisation de la combustion y est aussi donnée dans le but de fournir un modèle homogène pour une étude de stabilité, mais celle-ci n’est pas faite ici. L'approche classique de stabilité ne suffit pas à décrire toutes les observations expérimentales. Pour cela, une nouvelle approche de la stabilité est mise en œuvre dans le chapitre 3. Il s’agit d’une approche globale de la stabilité de l'écoulement qui prend en compte le caractère non-parallèle de l'écoulement de Taylor. Les résultats théoriques montrent un bon accord avec les mesures effectuées sur les maquettes et sur Ariane 5.

Dans les années 50, James Van Allen démontra l'existence de régions de la magnétosphère terrestre constituées de particules énergétiques, piégées par le champ magnétique : les ceintures de radiation. Les ceintures de radiation de la Terre ont fait l’objet de nombreux travaux de modélisation et sont étudiées depuis des années au Département Environnement SPatial (DESP) de l'ONERA. En 1998, le DESP a décidé d’adapter le modèle de ceintures de radiation de la Terre, Salammbô, au cas de Jupiter. Une première thèse a donc été effectuée sur le sujet et un premier modèle de ceintures de radiation d’électrons de Jupiter a été développé [Santos-Costa, 2001]. Le but de cette deuxième thèse est de développer un modèle de ceintures de radiation de protons et d’ions lourds. Afin de valider le modèle développé, des comparaisons entre les résultats de Salammbô et les observations sont indispensables. Or, la validation est difficile dans le cas des protons et des ions lourds car les mesures in-situ des sondes sont peu nombreuses et souvent contaminées par les électrons très énergétiques. Pour palier à ce problème, un très bon modèle de ceintures de radiation d’électrons est essentiel pour confirmer ou infirmer la contamination des mesures de protons et d’ions lourds. Ainsi, parallèlement au développement du modèle de ceintures de radiation de protons et d’ions lourds, le modèle d’électrons, déjà existant a été amélioré. Les résultats de Salammbô ont ensuite été comparés aux différentes observations disponibles (mesures in-situ, observations radio astronomiques). Les différentes comparaisons montrent un très bon accord entre les résultats de Salammbô et les observations.

La revue d'incidents aéronautiques a montré que l'apparition de conflits dans la gestion du vol est un précurseur remarquable d’accidents. Ces conflits peuvent se produire entre les différents agents du système aérien (équipage, contrôle aérien, interface de pilotage). Les premiers travaux de cette thèse ont consisté à proposer un modèle générique pour détecter les conflits entre agents. Ce modèle a ensuite été implémenté et testé dans des expérimentations avec des pilotes en simulateur de vol. Ces expériences ont permis de valider nos idées sur le conflit mais ont montré que les pilotes, lorsqu’ils sont confrontés a un conflit, ont tendance à persévérer et à s’enfermer dans la résolution du problème au détriment de la surveillance des paramètres vitaux. Pour étudier ce comportement, nous avons développé GHOST, environnement expérimental constitué d’un simulateur de vol connecté à une interface qui permet à un magicien d’Oz de créer des situations conflictuelles mais surtout d’envoyer des contre-mesures pour sortir le pilote de sa persévération. Ces contre-mesures reposent sur le principe d’un retrait ciblé de l'information : le cadran sur lequel se focalise le pilote disparaît puis est remplacé momentanément par un message pertinent en termes de sécurité. L'environnement GHOST a été testé avec 22 pilotes et les résultats semblent prouver l'efficacité de cette approche.

sans objet

L'étude des transferts de chaleur par convection mixte, dans les compartiments avion, passe par la mise en œuvre d’un modèle expérimental simplifié du cas industriel simulant les principaux phénomènes. Une étude préliminaire de convection naturelle dans une enceinte confinée comportant une source de chaleur dont la position et la forme varient est réalisée afin d'avoir une meilleure compréhension des phénomènes rencontrés. Cette étude a permis également de tester l'outil numérique Fluent en régime laminaire. Après une analyse des paramètres de similitude intervenant dans cette configuration, une maquette est définie et réalisée en similitude du cas industriel. Cette maquette comprend un élément chauffant placé sur le côté de la cavité et une rampe de jets positionnée perpendiculairement, qui sont représentatifs d'un pack de conditionnement d’air avec le système de ventilation associé. Une caractérisation expérimentale dynamique par PIV (Vélocimétrie par Images de Particules) et thermique par des mesures thermocouples des écoulements d’air de convection naturelle, de convection forcée et de convection mixte est effecttuée. L'ensemble de ces résultats constitue une base de données sur les écoulements de convection dans des enceintes confinées comportant une source de chaleur ventilée. En vue d'une étude paramétrique, ces données expérimentales ont permis une première vérification du code de calcul Fluent en convection naturelle. Cette première étape constitue une approche dans la détermination de corrélations de transfert de chaleur sur ce type d'écoulements.