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Thick gradual sets and their computations: Application for determining the uncertain zone explored by an underwater robot
No full textInternational audienc
Robust Hybrid Interval-Probabilistic Approach for the Kidnapped Robot Problem
No full textInternational audienceFor a mobile robot to operate in its environment it is crucial to determine its position with respect to an external reference frame using noisy sensor readings. A scenario in which the robot is moved to another position during its operation without being told, known as the kidnapped robot problem, complicates global localisation. In addition to that, sensor malfunction and external influences of the environment can cause unexpected errors, called outliers, that negatively affect the localisation process. This paper proposes a method based on the fusion of a particle filter with bounded-error localisation, which is able to deal with outliers in the measurement data. The application of our algorithm to solve the kidnapped robot problem using simulated data shows an improvement over conventional probabilistic filtering methods
Routage multi-sauts pour réseau de capteurs radio cognitifs
No full textThe Wireless Sensor Network (WSN) consists of a large number of tiny devices called nodes, and these nodes are generally limited in power and they are randomly deployed in a geographical area for monitoring purpose. Because of the large number of nodes in the WSN, their demand on the frequency resources becomes a real challenge due to the spectrum scarcity. Cognitive Radio (CR) was introduced to enhance the spectral efficiency. The CR classifies users into the Primary User (PU) that holds a license over a spectrum bandwidth, and the Secondary User (SU), i.e., an opportunistic user. The integration of CR into WSN results in a cognitive radio sensor network (CRSN). In CRSN, the nodes behave as SUs. However,the adoption of CRSN may face several challenges. Indeed, network nodes may stop transmitting to avoid any harmful interference for PU. In addition, energy consumption constraint should be respected. Other features may be impacted by the adoption of CRSN, such as the clustering process and the in-network data aggregation, especially in a multi-hop routing based CRSN. In this manuscript, we tackle the challenges of the CRSN from different levels. Firstly, clustering nodes enhances network efficiency. In practice, grouping the network nodes saves energy during data transmission. Thus, we investigate the optimal number of clusters in the network based on energy consumption during data transmission and spectrum sensing to extend network lifespan. Then, we present LIBRO, a new uplink multi-hop routing protocol based on the geographical location information. LIBRO ensures delivery of rectified data packets in dense networks without knowledge of topology or path nodes. Finally, we used LIBRO and the energy harvesting technique to extend the CRSN's lifespan. Thus, by solving an optimization problem jointing the collision probability, energy consumption, packet delivery delay and packet delivery ratio, the appropriate parameters are found.Le réseau de capteurs sans fil (WSN) se compose d'un grand nombre de minuscules dispositifs appelés nœuds, et ces nœuds sont généralement limités en puissance et ils sont déployés de manière aléatoire dans une zone géographique à des fins de surveillance. En raison du grand nombre de nœuds dans le WSN, leur demande en ressources de fréquence devient un véritable défi en raison de la rareté du spectre. La radio cognitive (CR) a été introduite pour améliorer l'efficacité spectrale. La CR classe les utilisateurs entre l'utilisateur principal (PU) qui détient une licence sur une bande passante du spectre et l'utilisateur secondaire (SU), c'est-à-dire un utilisateur opportuniste. L'intégration de CR dans WSN se traduit par un réseau de capteurs radio cognitifs (CRSN). Dans le CRSN, les nœuds se comportent comme des SU. Cependant, l'adoption du CRSN peut être confrontée à plusieurs défis. En effet, les nœuds du réseau peuvent arrêter de transmettre pour éviter toute interférence nuisible pour PU. De plus, la contrainte de consommation d'énergie doit être respectée. D'autres fonctionnalités peuvent être affectées par l'adoption du CRSN, telles que le processus de regroupement et l'agrégation de données dans le réseau, en particulier dans un CRSN basé sur un routage multi-sauts. Dans ce manuscrit, nous abordons les défis du CRSN à différents niveaux. Premièrement, le regroupement des nœuds améliore l'efficacité du réseau. En pratique, le regroupement des nœuds du réseau permet d'économiser de l'énergie lors de la transmission des données. Ainsi, nous étudions le nombre optimal de clusters dans le réseau en fonction de la consommation d'énergie lors de la transmission de données et de la détection du spectre pour prolonger la durée de vie du réseau. Ensuite, nous présentons LIBRO, un nouveau protocole de routage multi-sauts montant basé sur les informations de localisation géographique. LIBRO assure la livraison de paquets de données rectifiés dans des réseaux denses sans connaissance de la topologie ou des nœuds de chemin. Enfin, nous avons utilisé LIBRO et la technique de récupération d'énergie pour prolonger la durée de vie du CRSN. Ainsi, en résolvant un problème d'optimisation joignant la probabilité de collision, la consommation d'énergie, le délai de livraison des paquets et le taux de livraison des paquets, les paramètres appropriés sont trouvés. [Google traduction
Shaping a new future? Engineering students’ perception about interdisciplinary sustainability courses
No full textInternational audienceThe main purpose of this paper is to investigate the relevance and efficiency of interdisciplinary sustainability courses. These sustainability courses are designed for engineering students at Master level requiring the use of technical and sustainability skills and competences in the framework of project based learning.We applied a mixed quantitative and qualitative methodology. First, we carried out a short quantitative survey (n=79) to investigate students’ perception about the significance of sustainability courses, the developed skills and competences or the relevance of applied teaching and learning approach. After, we conducted a qualitative study with a group discussion about diverse questions for a deeper comprehension of students’ view.Our findings show a positive consideration of interdisciplinary approach viewed as particularly useful and relevant for addressing sustainable issues. Furthermore, sustainability courses develop numerous transversal skills and competences required for future sustainability achievements. In addition, by enhancing students’ sustainability knowledge and awareness they were considered as impactful for students’ future actions in their personal and professional life
Apports d'un projet international de recherche pour la formation doctorale
No full textInternational audienceCette communication présente les apports perçus d’un projet de recherche international et interdisciplinaire pour la formation doctorale, en tant qu’entité à part entière d’un dispositif global de recherche et de formation par et à la recherche. Le projet PHC Maghreb RIIME (Recherche sur les Ingénieurs et la formation à l’Innovation au Maghreb face aux enjeux Environnementaux ) s’est donné pour objectif dès sa conception de placer la recherche et la formation doctorale au cœur de son dispositif afin de permettre tout à la fois de couvrir un vaste périmètre de recherche sur la formation des ingénieurs au Maghreb et de former à et par la recherche de jeunes chercheur(e)s qui par la suite œuvreront sur et pour les terrains étudiés. Une enquête qualitative par entretiens, réalisés en fin de projet avec les sept doctorantes impliquées, met en lumière les influences ressenties de ce projet sur le contenu de leur thèse, leur parcours doctoral et au-delà leur devenir de chercheure. La multiplicité, la diversité et la complémentarité des acteurs en présence sur une temporalité longue font partie des spécificités identifiées de cette formation complémentaire. Le projet RIIME, en tant que dispositif holistique, revêt alors un caractère exemplaire pour la formation à la recherche et la socialisation professionnelle de jeunes chercheurs. Il apparaît comme un modèle spécifique de recherche et de formation, pluridisciplinaire et international, fécond, à transposer dans d’autres contextes
Modélisation en champ moyen de bifurcations successives, illustrée sur le pinball fluidique
No full textArtificial intelligence becomes increasingly important in solving problems that are difficult to handle with traditional mathematical methods. Reduced-order modelling (ROM) is no exception. In this thesis, we pave the way to automatable ROM in flow dynamics using first principles and machine learning techniques. The aim is to establish a benchmark problem for the most important dynamical features of wake flows.The chosen benchmark configuration is the two-dimensional incompressible wake flow around the fluidic pinball, a cluster of parallel cylinders whose axis are located at the vertices of an equilateral triangle pointing upstream. At low Reynolds numbers, this configuration has a stable steady state satisfying the reflectional symmetry. With increasing Reynolds numbers, it undergoes two supercritical bifurcations of Hopf and pitchfork types, associated with the Bénard-von Kármán instability and a symmetry-breaking instability, respectively. A secondary Hopf bifurcation leads to quasi-periodic asymmetric shedding, before finally bifurcating into a chaotic regime. From numerical investigations of the periodic regimes, the asymmetric periodic shedding is characterized by three steady solutions and three limit cycles, which evidently poses a challenge to automated modelling.Before modelling, a comprehensive understanding of the underlying mechanisms is pursued, including linear stability analysis of steady solutions, Floquet analysis of periodic solutions, and nonlinear analysis of asymptotic dynamics. These analyses, together with the Galerkin method, are the starting point of our mean-field modelling strategy. A five-dimensional least-order mean-field model is proposed, resolving the six invariant sets induced by the first two successive bifurcations. In addition, we derive an aerodynamic force model associated with the mean-field Galerkin model. Sparse calibration is applied to balance the accuracy and complexity of the model. These efforts culminate in a sparse human interpretable model for the flow dynamics and a predictive model for the unsteady forces. The mean-field models proposed above provide a challenging benchmark example for automatable ROM, combining data-driven modelling with physical constraints for a better understanding of complex flow dynamics.For quasi-periodic and chaotic regimes, we propose a hierarchical cluster-based network modelling (HiCNM), adapting to more complex dynamics with multi-scale, multi-frequency, multi-attractor behaviours. The only assumption about the model structure is the mean-field assumption. The HiCNM enables identifying the transient and post-transient dynamics between multiple invariant sets in a self-supervised manner and steps towards automated ROM of complex dynamics.L'intelligence artificielle prend de plus en plus d'importance dans la résolution de problèmes difficiles à traiter avec les méthodes mathématiques traditionnelles. La modélisation d'ordre réduit (ROM) ne fait pas exception. Dans cette thèse, nous ouvrons la voie à une modélisation réduite automatisable en mécanique des fluides, à partir de principes premiers et de techniques d'apprentissage automatique. L'objectif est d'établir un problème de référence présentant les caractéristiques dynamiques principales des écoulements de sillage.La configuration de référence choisie est l'écoulement de sillage incompressible bidimensionnel autour du ``pinball fluidique''. Ce système est constitué d'un groupe de cylindres parallèles dont les axes sont situés aux sommets d'un triangle équilatéral pointant vers l'amont. À bas nombre de Reynolds, l'écoulement stationaire, symétrique par réflexion miroir, est stable. Lorsque le nombre de Reynolds augmente, le système subit deux bifurcations supercritiques de type Hopf et fourche, associées respectivement à l'instabilité de Bénard-von Kármán et à une instabilité de brisure de symétrie. Une bifurcation de Hopf secondaire conduit à un lâcher de tourbillons asymétrique quasi-périodique, avant de bifurquer finalement vers un régime chaotique. Le régime périodique asymétrique est caractérisé par trois solutions stables et trois cycles limites, ce qui pose un défi à la modélisation automatique.En prélude à la phase de modélisation, la compréhension des mécanismes sous-jacents est menée par analyse de stabilité linéaire des solutions stationnaires, analyse de Floquet des solutions périodiques et analyse non linéaire de la dynamique asymptotique. Ces analyses, aux côtés de la méthode de Galerkin, constituent le point de départ de notre stratégie de modélisation en champ moyen. Un modèle de champ moyen à cinq dimensions reproduit les six ensembles invariants qui résultent des deux premières bifurcations. Nous dérivons également un modèle de forces aérodynamiques à partir du modèle de Galerkin en champ moyen. Une calibration parcimonieuse permet d'obtenir un modèle facilement interprétable, équilibrant précision et complexité.Pour les régimes quasi-périodiques et chaotiques, nous proposons un modèle de réseau hiérarchique de clusters (HiCNM), capable de s'adapter à des dynamiques plus complexes présentant un comportement multi-échelles, multi-fréquences et multi-attracteurs. La seule hypothèse sur la structure du modèle est l'hypothèse de champ moyen. Le HiCNM permet d'identifier les dynamiques transitoires et post-transitoires entre de multiples ensembles invariants d'une manière auto-supervisée, ce qui constitue une étape vers la réduction de modèle automatisée des dynamiques complexes
Single-stage few-cycle nonlinear compression of milliJoule energy Ti:Sa femtosecond pulses in a multipass cell
No full textInternational audienceWe report on the nonlinear temporal compression of mJ energy pulses from a Ti:Sa chirped pulse amplifier system ina multipass cell filled with argon. The pulses are compressed from 30 fs down to 5.3 fs, corresponding to two optical cycles. The post-compressed beam exhibits excellent spatial quality and homogeneity. These results provide guidelines for optimizing the compressed pulse quality and furtherscaling of multipass-cell-based post-compression down to the single-cycle regime
Time domain modelling of a Helmholtz resonator analogue for water waves
No full textInternational audienceIn the context of water waves, we consider a resonator with deep subwavelength resonance, analogue to the Helmholtz resonator in acoustics. In the shallow water regime, using asymptotic analysis, a one-dimensional model is derived in which the effect of the resonator is reduced to effective transmission conditions. These conditions clearly highlight two contributions. The first is associated with the dock on its own and it is responsible for a jump of the potential at the free surface. The second is due to the resonant cavity and it is responsible for a jump in the horizontal velocity. It involves as well the uniform amplitude within the resonant cavity with a transient dynamics explicitly given by the equation of a damped oscillator forced by the incident waves. The one-dimensional model is validated in the harmonic regime by comparison to direct two-dimensional numerics. It is shown to reproduce accurately the scattering coefficients and the amplitude within the resonator; interestingly, this remains broadly true for finite water depths. We further inspect the spatio-temporal behaviour of different types of wave packets interacting with the resonating and radiating cavity
Encourager la collaboration parents-professionnels pour faciliter l'inclusion scolaire des élèves atteints de TSA : Conception du prototype en ligne "ToGather".
No full textInternational audienceIn recent years, many psycho-educational technologies were studied to address the school-related difficulties encountered by students with autism spectrum disorder (ASD). However, most of them remain individual-centered and do not consider the social environment. To fill this gap, this study reports on the user-centered design of a web-based support tool, which aims to support communication and coordination between parents, school staff, and health professionals of middle and high school students with ASD, in the context of elaborating, implementing, and following an Individualized Education Plan (IEP). The study followed a two-step design process: 1) a need analysis for identifying information domains deemed important by the stakeholders; 2) through a participative iterative design process, a panel of professionals and parents provided ideas and feedback on the design, which was integrated into subsequent prototype versions of the "ToGather" app.Ces dernières années, de nombreuses technologies psycho-éducatives ont été étudiées pour répondre aux difficultés scolaires rencontrées par les élèves avec trouble du spectre autistique (TSA). Cependant, la plupart d'entre elles restent centrées sur l'individu et ne prennent pas en compte l'environnement social. Pour combler cette lacune, cette étude porte sur la conception centrée-utilisateur d'un outil en ligne, qui vise à soutenir la communication et la coordination entre les parents, le personnel scolaire et les professionnels médico-sociaux des élèves de collège et de lycée atteints de TSA, dans le contexte de l'élaboration, de la mise en œuvre et du suivi d'un projet personnalisé de scolarisation (PPS). L'étude a suivi un processus de conception en deux étapes : 1) une analyse des besoins pour identifier les domaines d'information jugés importants par les parties prenantes ; 2) par le biais d'un processus de conception participatif et itératif, un panel de professionnels et de parents a fourni des idées et des commentaires sur la conception, qui ont été intégrés dans les versions prototypes ultérieures de l'application "ToGather"
Parametric study of a moderate pressure nanosecond discharge to reduce detonation cell width
No full textInternational audienceThe effect of a volumetric nanosecond discharge on detonation cell size was demonstrated experimentally in a detonation tube test rig. The experiments were performed in CH 4 :O 2 :Ar=1:2:2 mixture, at initial pressure 180 mbar and ambient temperature. The detonation wave was initiated in a 3.6-m long, 50 × 50-mm 2 square cross section tube, and entered the measuring section where the electrode system was installed to produce a double-pulse discharge ahead of the detonation front. The triggering of the discharge was synchronized with the arrival of the detonation front to the diagnostic chamber. The plasma was generated by two consecutive pulses of −50 and −32 kV amplitude on the high-voltage electrode and 25 ns pulse duration. It was shown that the plasma fills the entire interelectrode space. The analysis of the detonation cell size with and without plasma generation was performed via sooted-plate technique. Production of atoms and radicals in the discharge triggered combustion chemistry decreasing the ignition delay time. As a result, the detonation cell size was reduced by a factor of 1.5 − 2, while passing through the region of the discharge