Avec le développement de nombreux systèmes de navigation, la nécessité de partager efficacement la bande spectrale allouée aux nombreux signaux de ces futurs systèmes est apparue. Dans ce souci, la sous-modulation BOC a été retenue pour un grand nombre de signaux GNSS. Cette sous-modulation présente non seulement de très bonnes propriétés en terme de séparation spectrale, mais apporte aussi une meilleure précision et une robustesse accrue vis à vis des multitrajets. Néanmoins, l'utilisation de cette sous-modulation BOC rend l'acquisition des signaux plus complexe. Ce travail de thèse concerne l'optimisation d'une chaîne de réception de signaux BOC, et des signaux composites dérivés du BOC. Nous avons analysé les problèmes que pose l'utilisation de cette modulation lors de l'acquisition du signal, celle-ci étant rendue ambiguë. Plusieurs algorithmes résolvant ce problème d'ambiguïté ont été évalué. Les résultats ont été validés grâce à un simulateur de récepteur. Ensuite, l'étude s'est focalisée sur l'acquisition des signaux BOC en présence de multitrajets. Après une analyse approfondie de l’impact des multitrajets sur le traitement des signaux BOC, une étude visant à obtenir une forme optimisée du discriminateur de boucle de code a été menée. Utilisant au mieux les caractéristiques des signaux BOC, ce discriminateur a été recherché sous la contrainte de lutter le plus efficacement possible contre les multitrajets sans pour autant dégrader la robustesse face au bruit. Une autre méthode originale de réduction de l'erreur due aux multitrajets basée sur un concept différent a été proposée et analysée. Cette méthode très simple affiche de très bonnes performances.

La conception des nacelles doit répondre à des contraintes géométriques d'encombrement mais aussi à des spécifications motoristes qui précisent les niveaux de performance exigés. L'une des contraintes imposées par le motoriste concerne notamment le niveau de distorsion de la pression totale dans le plan fan. Lorsque la nacelle est soumise à un vent de travers, il se produit un décollement au niveau de l’entrée d'air côté vent. L’hétérogénéité de l’écoulement qui en résulte peut être à l'origine d'instabilités aérodynamiques au niveau des aubes du fan et conduire au pompage. Le but de cette étude est de simuler numériquement l’écoulement autour et à l'intérieur d'une nacelle soumise à un vent de travers, avion au sol, et de prévoir la carte de pression totale. Cette application est caractérisée par des zones de décollement sur la lèvre ainsi que par la cohabitation de zones transsoniques et de zones à faible nombre de Mach. L’utilisation de techniques dites de préconditionnement permet de traiter ces zones incompressibles à l'aide du code compressible elsA. La seconde caractéristique de cet écoulement est le phénomène d’hystérésis intervenant dans les processus de décollement et recollement de couche limite, conditionnant les techniques d’intégration temporelle. Enfin, la description correcte de ces décollements tridimensionnels nécessite une étude des modèles de turbulence dans une approche RANS ainsi que la prise en compte des phénomènes de transition. Ces méthodes sont développées et testées sur deux nacelles présentant des caractéristiques géométriques différentes.

Le thème de la thèse est la modélisation du trafic de données transitant sur des systèmes de communications par satellite. Les services concernés sont multiples (voix, navigation sur la toile, courrier électronique, audio/vidéo) et s’effectuent au travers d’un lien satellitaire. Après un chapitre introductif précisant le cadre de l’étude, le second chapitre introduit un modèle hiérarchique pour la description du trafic: le modèle en pyramide. Ce modèle est basé sur différents niveaux d’abstraction dénommés application, souscripteur, noeud et transport. On y introduit également des opérateurs qui manipulent les paquets au sein de chaque niveau. Le chapitre 3 est dédié à l’étude des modèles de trafic. On y aborde certains modèles théoriques ainsi que les modèles choisis pour la description des applications. Diverses méthodes pour la détermination des modèles sont envisagées. Dans le chapitre 4, un scénario de référence pour les communications aéronautiques est présenté. Le modèle hiérarchique en pyramide est utilisé et les opérateurs peuvent être décrits de façon précise. Ensuite les caractéristiques des principaux modules d’un simulateur le reproduisant sont décrites synthétiquement. Les chapitres 5, 6 et 7 présentent les résultats obtenus aux niveaux souscripteur, noeud et transport. Au niveau souscripteur, les propriétés des applications sont vérifiées et des modèlesagrégés sont dérivés. L'utilisation d'un modèle agrégé au niveau noeud étant d'un intérêt supérieur, les résultats sont ensuite étendus à ce niveau. Les équivalences entre modèles agrégés et précis sont démontrées sous différents points de vue (volume de donnée, distribution des files d’attente, …). Finalement, le dernier chapitre résume les résultats obtenus.

Dans les années 90, le problème de l’intégration des nombreuses fonctionalités nécessaires à l’autonomie de robots a donné naissance aux architectures robotiques, qui permettent aux différentes fonctions nécessaires aux robots autonomes de bien s’articuler entre elles : la perception, la décision et l’action. L’expérience dans ce domaine a montré les limites des différentes approches alors proposées. Récemment, de nouvelles architectures ont tenté de dépasser ces limites, principalement en unifiant la représentation du plan. Cette thèse propose à la fois un modèle de plan permettant de représenter les résultats de différents formalismes de décision, d’exécuter le plan qui en résulte, et de l’adapter en ligne. Ce modèle et le composant d’exécution et d’adaptation construit autour de lui ont été pensé dès l’origine pour le multi-robot : il s’agit de permettre l’exécution et l’adaptation de plans joints, c’est à dire de plans dans lesquels plusieurs robots coopèrent. Le composant logiciel construit durant cette thèse a de plus donné lieu à une validation expérimentale pour une coopération aéro-terrestre.

La composante ionisante des rayonnements spatiaux s'appelle dose cumulée. Elle entraîne l'apparition d'une charge piégée dans les oxydes ainsi que des états d'interface. Ces quantités sont à l'origine des dégradations électriques observées dans les circuits. Un modèle numérique des effets de dose dans la silice est développé. Il décrit la génération, le transport, le piégeage, les phénomènes de guérison ainsi que la génération des états d'interface tout en s'attachant à prendre à compte de manière assez fine l'effet du champ électrique et de la température. Le calage de notre modèle avec des données expérimentales faites sur la gamme des débits de dose de laboratoire avec différentes températures et diverses conditions de polarisations a permis de caractériser les paramètres des différents mécanismes. Sous faible champ électrique, certains composants présentent une sensibilité accrue au faible débit de dose. Notre modèle explique ce phénomène par l'inversion du champ électrique à fort débit de dose. Enfin, l'extrapolation au débit de dose spatial de notre modèle a permis de discuter la représentativité des normes de test en vigueur.

Les méthodes d’analyse et de synthèse mises en oeuvre dans le milieu industriel aéronautique reposent le plus souvent sur l’application de techniques linéaires à des modèles eux-mêmes linéarisés. Les exigences croissantes en termes de performance et de fiabilité opérationnelle nécessitent cependant d’élaborer des stratégies sans cesse plus complexes afin de remplir les objectifs imposés. Il existe donc un réel besoin de mettre au point de nouveaux outils capables de prendre en compte simultanément des non-linéarités et des variations paramétriques lors du processus de synthèse, mais également de démontrer que les résultats obtenus sur le plan théorique peuvent être appliqués à des problématiques réalistes. Dans ce contexte, les travaux menés au cours de cette thèse portent dans un premier temps sur le développement de méthodes d’analyse de robustesse et de synthèse de lois de commande robustes en présence d’incertitudes linéaires à temps variant (LTV) ou invariant (LTI). Ils montrent notamment que de nombreux systèmes non-linéaires peuvent être étudiés avec de tels outils. Ce n’est toutefois pas le cas des systèmes saturés, qui revêtent une importance pratique considérable, et pour lesquels des techniques de synthèse anti-windup sont élaborées dans un deuxième temps. Ces deux approches ne permettent évidemment pas une prise en compte directe de toutes les non-linéarités, mais l’objectif est tout autre. Il consiste à montrer qu’une utilisation judicieuse d’un nombre limité d’outils développés dans un cadre suffisamment général permet d’apporter des réponses pertinentes à de nombreuses problématiques ambitieuses auxquelles se trouve aujourd’hui confrontée l’industrie aéronautique. A titre d’exemple, une stratégie complète est proposée afin de contrôler la dynamique latérale d’un avion de transport civil lors de la phase de roulage au sol.

Les ceintures de radiation de la Terre ont été mises en évidence au début de l’ère spatiale en 1958 par J. Van Allen grâce aux données du satellite Explorer 3. Cet environnement peut être très hostile aussi bien pour le corps humain que pour l’électronique embarquée sur les satellites. Les modèles actuels de référence sont ceux de la NASA : AE8 pour les électrons et AP8 pour les protons. Ils ont été élaborés vers la fin des années 70 et le début des années 80 à l’aide de mesures éparses et d’une interpolation entre chacune d’elles. Parallèlement à cela, la modélisation physique des ceintures de radiation s’est accélérée avec l’essor de l’informatique et des mesures satellites in situ. L’ONERA / DESP dispose à la fois d’un modèle physique dynamique performant des ceintures de radiation et d’un large éventail de mesures satellites. L’objectif de ce travail de thèse a été de tirer parti de cette dualité que peu de laboratoires possèdent grâce à l’assimilation de données. Elle peut être considérée comme un processus d’association d’observations ponctuelles à une prédiction globale réalisée par un modèle. Deux méthodes ont été envisagées aussi bien dans le cas électrons que protons. La première a consisté à poursuivre les travaux d’assimilation directe entamés au département DESP afin de l’adapter à l’échelle du cycle solaire et ainsi poser des bases solides à la définition de nouveaux modèles de spécification de l’environnement spatial. La seconde est l’adaptation d’un filtre de Kalman d’Ensemble (EnKF) issu du domaine de l’océanographie aux ceintures de radiation. Technique d’assimilation évoluée, elle permet d’affiner la restitution et ouvre la voie à la prédiction et à une météorologie spatiale objective.

Afin d'améliorer les performances et l'efficacité des avions civils, les développements actuels sont toujours plus orientés vers la réduction de la stabilité naturelle en combinaison avec un système de stabilisation automatique. Ceci permet de réduire de façon significative la traînée de l'avion en minimisant les surfaces stabilisatrices ou de voler avec des centrages plus avantageux. Deux objectifs principaux définissent l'orientation de cette thèse. En première partie, on propose un ensemble de méthodes et d'outils pour évaluer l'impact d'une réduction de la stabilité naturelle de l'avion. Dans le cadre des critères de certification, nous examinons les paramètres qui jouent simultanément sur une augmentation de l'efficacité et une réduction de la stabilité, notamment la surface de la dérive et le centrage. En faisant cette évaluation dans le contexte d'avant-projet, nous aboutissons à des recommandations pour la conception de l'avion. La deuxième partie traite de la synthèse d'un correcteur robuste de type back-up. On utilise une technique de synthèse polytopique qui garantit les qualités de vol nécessaires sur une large plage de centrages. Cette approche multi-objectif a pour but de limiter l'activité des actionneurs (critère Hinf) ainsi que de maximiser la positivité du système en boucle fermée pour garantir la stabilité en présence des saturations. Nous calculons les domaines d'attraction correspondants et proposons de synthétiser un correcteur de type anti-windup pour améliorer la performance du système saturé. Finalement, une dernière partie traite des gains que l'on peut attendre avec les concepts d'avion à stabilité réduite. Sous quelques hypothèses, nous estimons les gains en masse, traînée et consommation de carburant pour démontrer l'intérêt des outils développés et de l'approche choisie.

L’objectif de cette thèse a consisté, dans un premier temps, en l’étude et la réalisation d’un oscillateur optoélectronique pour la génération de signaux hyperfréquences de bonne pureté spectrale. Son principe repose sur une architecture double boucle afin de pallier le problème de filtrage des modes : un faisceau optique issu d’une source laser émettant en continu est modulé via un modulateur électro-optique puis injecté simultanément dans deux fibres optiques de longueurs différentes. Les deux faisceaux modulés sont photodétectés indépendamment et les deux signaux micro-ondes ainsi générés sont recombinés électriquement, filtrés, amplifiés et finalement appliqués au modulateur. Cette architecture nous a permis de générer un signal micro-onde à 12 GHz présentant un bruit de phase de –115 dBc/Hz @ 10 kHz de la porteuse. La possibilité de réaliser un oscillateur en anneau basé sur une diode de type VCSEL a également été testée. Ce type de composant permet en effet de concevoir un oscillateur de moindre coût, présentant néanmoins une bonne pureté spectrale. Par ailleurs, une étude théorique portant sur des microsphères de silice ainsi que sur le couplage par onde évanescente à l’aide de prismes a été effectuée en vue de leur utilisation comme microrésonateur optique. Ces microrésonateurs pourraient potentiellement permettre la suppression de la fibre dans l’oscillateur et conduire ainsi à sa miniaturisation. Un banc de mesure a été réalisé, ayant permis la détermination de la fonction de transfert du système, constitué de la sphère et des dispositifs de couplage.

Le problème de l'exploitation commune de ressources limitées et coûteuses se pose très souvent dans le milieu industriel, et plus particulièrement dans le domaine spatial pour lequel les projets sont très souvent financés par plusieurs entités, pays ou organismes. L'exploitation de ces ressources doit bien entendu répondre à des critères d'efficacité, afin d'empêcher sa sous-exploitation, mais aussi à des critères d'équité, chaque agent espérant un retour sur investissement en rapport avec sa contribution financière. Nous nous sommes intéressés, au cours de ce travail de thèse, au problème de partage équitable de biens indivisibles (autrement dit d'objets) entre des agents, dont nous abordons trois aspects principaux : modélisation du problème, complexité et algorithmique. La modélisation du problème de partage que nous proposons s'inspire tout d'abord de la théorie du bien-être social et des nombreux travaux sur l'agrégation de préférences dans les problèmes de décision collective et de partage que l'on peut trouver dans le domaine du choix social et de la microéconomie. Elle s'appuie de plus sur un langage de représentation compacte inspiré des travaux sur l'expression logique de préférences. Nous nous intéressons dans un deuxième temps à la complexité du problème de partage tel qu'il a été défini, dont nous étudions deux aspects particuliers : complexité du problème de maximisation de l'utilité collective, et complexité du problème d'existence d'un partage efficace et sans envie. Enfin, dans la dernière partie du travail de thèse, nous nous penchons sur le problème de calcul d'un partage égalitariste au sens du leximin, problème pour lequel nous proposons et analysons plusieurs algorithmes fondés sur la programmation par contraintes. Ce travail de thèse s'appuie sur un problème réel d'allocation de prises de vue pour une constellation de satellites d'observation de la Terre.