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Performances des réseaux NB-IoT terrestres et satellites
Get PDFLe paradigme de l’Internet des Objets – Internet of Things (IoT) – permet à des capteurs de transmettre directement leurs données au travers des réseaux de communication. Ces communications viennent s’ajouter aux communications traditionnelles du monde des réseaux mobiles et sans fil mais avec quelques spécificités : le nombre d’équipements connectés est colossal (plusieurs dizaines de milliards d’ores et déjà), le volume de données envoyé par terminal est le plus souvent très faible, les équipements sont peu puissants et ont des contraintes en énergie particulièrement fortes. Plusieurs technologies candidates ont vu le jour parmi lesquelles celles des réseaux à faible puissance et à longue portée (LPWAN). Dans cette famille, nous nous sommes plus particulièrement focalisés sur le NarrowBand IoT (NB-IoT) issu des standards 3GPP. Nous nous sommes attachés à en analyser les performances à la fois dans le cadre de communications terrestres mais aussi dans un contexte satellitaire. Nous nous sommes focalisés sur deux critères de performance clefs de ces réseaux : la capacité en termes de terminaux par km2 et la durée de vie des terminaux sur batterie. Nous avons développé des modèles analytiques de l’utilisation des ressources temps/fréquence en se fondant sur la théorie des files d’attente. Ils ont été étendus pour analyser consommation énergétique des communications NBIoT. Nous avons ainsi pu évaluer la capacité et la durée de vie des terminaux dans le cadre de cellules terrestres et de cellules satellite. Pour le cas satellite, nous détaillons les adaptations nécessaires au bon fonctionnement du protocole et leur impact sur les performances des réseaux NB-IoT. Nos travaux de recherche ont montré qu’une partie des attentes vis-à-vis du NB-IoT pouvait être remplie pour les futurs réseaux 5G et ont mis en lumière des axes d’améliorations (avec des propositions de solution)
Effect of Epoxy Structure on Properties of Waterborne Coatings and Electrical Steel Laminates
Get PDFEpoxy varnishes are of high relevance to advanced steel laminates for the transformation of electric energy. Structure–property correlations of epoxy varnishes, coil coatings and electrical steel laminates are poorly described. Hence, the main objective of this paper was to develop, implement and evaluate well-defined waterborne model epoxy varnishes for electrical steel laminates, and to elucidate structure–property correlations. Adhesives with systematically varied equivalent epoxy weight (EEW) based on bisphenol-A-diglycidyl ether (DGEBA) were investigated and used to formulate waterborne varnishes. Crosslinking agent dicyandiamide (DICY) was added in an over-stoichiometric ratio. The waterborne model varnishes were prepared by shear emulsification at elevated temperatures. The model varnishes in the A-stage were applied to electrical steel using a doctoral blade. At a peak metal temperature of 210 °C, the coatings were cured to the partly crosslinked B-stage. Coated steel sheets were stacked, laminated and fully cured to C-stage at 180 °C for 2 h. For laminates with an epoxy adhesive layer in the C-stage, glass transition temperatures (TG) in the range of 81 to 102 °C were obtained by dynamic mechanical analysis in torsional mode. Within the investigated EEW range, a negative linear correlation of EEW and TG was ascertained. Presumably, higher EEW of the varnish is associated with a less densely crosslinked network in the fully cured state. Roll peel testing of laminates at ambient and elevated temperatures up to 140 °C confirmed the effect of EEW. However, no clear correlation of roll peel strength and glass transition temperature was discernible. In contrast, fatigue fracture mechanics investigations revealed that hydroxyl functionality and crosslinking density were affecting the crack growth resistance of laminates in a contrary manner. The energy-based fracture mechanics approach was much more sensitive than monotonic peel testing
EOG-Based Human–Computer Interface: 2000–2020 Review
Get PDFElectro-oculography (EOG)-based brain-computer interface (BCI) is a relevant technology influencing physical medicine, daily life, gaming and even the aeronautics field. EOG-based BCI systems record activity related to users' intention, perception and motor decisions. It converts the bio-physiological signals into commands for external hardware, and it executes the operation expected by the user through the output device. EOG signal is used for identifying and classifying eye movements through active or passive interaction. Both types of interaction have the potential for controlling the output device by performing the user's communication with the environment. In the aeronautical field, investigations of EOG-BCI systems are being explored as a relevant tool to replace the manual command and as a communicative tool dedicated to accelerating the user's intention. This paper reviews the last two decades of EOG-based BCI studies and provides a structured design space with a large set of representative papers. Our purpose is to introduce the existing BCI systems based on EOG signals and to inspire the design of new ones. First, we highlight the basic components of EOG-based BCI studies, including EOG signal acquisition, EOG device particularity, extracted features, translation algorithms, and interaction commands. Second, we provide an overview of EOG-based BCI applications in the real and virtual environment along with the aeronautical application. We conclude with a discussion of the actual limits of EOG devices regarding existing systems. Finally, we provide suggestions to gain insight for future design inquiries
Towards Automating Cryptographic Hardware Implementations: a Case Study of HQC
Get PDFWhile hardware implementations allow the production of highly efficient and performance oriented designs, exploiting features such as parallelization, their longer time to code and implement often bottlenecks rapid prototyping. On the other hand, high-level synthesis (HLS) tools allow for faster experimentation of software code to a hard- ware platform while demonstrating a reasonable extrapolation of the expected hardware behavior. In this work, we attempt to show a rapid, fast prototyping of the well known HQC algorithm, using HLS, and show how with a modification of certain parameters, varying degrees of comparable results can be obtained. These results, in turn, could be used as a guide for HDL-RTL developers to enhance their designs and better prototyping time in the future. Additionally, we also demonstrate that it is possible to benefit from HQC’s versatility; by achieving a low hardware footprint whilst also maintaining good performances, even on low-cost FPGA devices, which we demonstrate on the well known Artix-7 xc7a100t-ftg256-1
A von Mises-Fisher prior to Remove Scale Ambiguity in Blind Deconvolution
Get PDFWe propose a von Mises-Fisher prior to remove scale ambiguity arising in blind deconvolution (BD). Indeed, traditional Bayesian BD methods rely on Gaussian priors that address only partially this ambiguity.
We first derive the posteriors in closed-form to underline the benefit of a von Mises-Fisher prior compared with a conventional Gaussian prior. We also showcase its applicability within an augmented Gibbs sampler that includes a state-of-the-art re-scaling step. However, state-space exploration issues may still occur owing to the multimodal nature of the posteriors. These preliminary results encourage the design of BD-specific sphere-constrained sampling techniques
VFT to Arrhenius crossover at the dynamic glass transition of an epoxy network as revealed by dielectric experiments in continuous immersion
Get PDFThe influence of water sorption on the α-relaxation of an epoxy network was studied by performing impedance measurements in continuous immersion (in aqueous solution) at various temperatures in the range [20; 80] °C. Relaxation times associated with the α-relaxation were found to shift towards lower temperatures as a result of plasticization, accompanied by a decrease in the relaxation strength. The most striking feature of the impedance measurements was a crossover from a Vogel-Fulcher-Tammann (VFT) to an Arrhenius dependence of the relaxation times upon cooling, in the vicinity of the glass transition of the epoxy network. Complementary experimental techniques (namely differential scanning calorimetry, dielectric spectroscopy, thermally stimulated currents) were used on dry and wet epoxy samples to better understand the physical origin of this crossover. Various scenarios were discussed; the most convincing involved confinement-like effects. The deviation from VFT behaviour below Tg was possibly due to long-living H-bonds between the epoxy network and water molecules, which limited the cooperativity of the α-relaxation. The water molecules H-bonding to the network localized the mobility of the main chain, as confirmed by thermally stimulated currents performed on a wet sample
Waste Biopolymers for Eco-Friendly Agriculture and Safe Food Production
Get PDFThis work addresses environmental problems connected with biowaste management, the chemical industry, and agriculture. These sectors of human activity cause greenhouse gas (GHG) emissions in the air, climate change, leaching of excess mineral fertilizers applied to soil into ground water, and eutrophication. To mitigate this problem in agriculture, controlled release fertilizers (CRFs) are made by coating mineral fertilizers granules with synthetic polymers produced from the fossil-based chemical industry. This strategy aggravates GHG emission. In the present work, six formulations containing sunflower protein concentrate (SPC) and a new biopolymer (BP) obtained from sunflower oil cake and by hydrolysis of municipal biowaste, respectively, and commercial urea were tested as CRFs for spinach cultivation against the control growing substrate Evergreen TS and commercial Osmocote®. The results show large differences in plants’ nitrate concentration due to the different treatments, although the same nitrogen amount is added to the substrate in all trials. BP is the key component mitigating nitrate accumulation in plants. The plants grown in the substrates containing BP together with SPC and/or urea, although exhibiting relatively high total N uptake (47–52 g kg-1), have significantly lower nitric to total N ratio (9.6–12.0) than that (15.3–16.5) shown by the plants grown in the substrates containing SPC and/or urea, but no BP. The data confirm that all composites containing BP yield the safest crop coupled with high biomass production. Replication of BP effects for the cultivation of different plants will contribute to the development of a biobased chemical industry exploiting biowastes as feedstock
Critical Level of Nitrogen Incorporation in Silicon Oxynitride Films: Transition of Structure and Properties, toward Enhanced Anticorrosion Performance
Get PDFSilicon oxynitride (SiOxNy) thin films are widely encountered in today’s major key enabling technologies. Exhibiting tunable properties dependent on the nitrogen content, they attract attention in applications requiring thermal stability, high dielectric constant, corrosion resistance, surface passivation, and effective ion diffusion barrier. Identification of the minimum desired level of nitrogen incorporation for each application is important for simultaneously optimizing material properties and the deposition process. In this context, we study the structural and functional properties of SiOxNy films deposited from tris(dimethylsilyl)amine (TDMSA), O2, and NH3, using conveniently scalable atmospheric pressure chemical vapor deposition (CVD) at moderate temperature (600−650 °C). A suite of characterization techniques including spectroscopic ellipsometry (SE), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), ion beam analyses (IBA), nanoindentation, nanoscratch, Xray photoelectron spectroscopy (XPS), high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), water wettability, surface roughness, and resistance to wet etching corrosion are implemented in order to establish the relevant structure−composition−properties correlations. The produced SiOxNy films are smooth and amorphous, exhibiting beyond state-of-the art corrosion resistance in standard though particularly aggressive hydrofluoric buffer oxide etchant (BOE) 6:1 solution, with remarkable near-zero etching rate values. Compositional trends reveal the presence of C and H atoms, yet their incorporation has insignificant effect on the films RMS roughness and wet etching corrosion resistance. Coupled SE, FT-IR, and XPS analyses reveal that the SiOxNy network appears to undergo a sharp transition between 4 and 6 atom % N, affecting hardness and Young’s modulus. Globally, material properties such as scratch resistance, surface roughness, and corrosion resistance are improved with increasing nitrogen content. Additionally, the asymmetric stretching silicon nitride (Si3N4) FT-IR absorption at ca. 850 cm−1 is used to track the binding configuration in the amorphous SiOxNy network. Correlation of the elemental environment and chemical bonding to the corresponding process conditions can aid in identifying the process margins for desired intrinsic and/or functional properties
Flow boiling in a vertical millimetric tube for upward, downward and microgravity conditions
Get PDFCette thèse s’intéresse aux effets de la gravité et du flux de chaleur pariétal sur l’ébullition convective de manière expérimentale et théorique. Les campagnes de mesures ont été réalisées sur deux montages expérimentaux (BRASIL et COSMO). Dans ces deux montages, la section d’essai est un tube vertical de saphir (de 6mm de diamètre intérieur) dans lequel circule du HFE-7000. Le tube est recouvert d’un dépôt d’ITO qui permet une chauffe par effet Joule. Des expériences en écoulement ascendant (+1g), descendant (-1g) et en microgravité (μg) ont été réalisées pour des gammes de flux de masse, de flux de chaleur pariétaux et de titres thermodynamiques respectivement de 50≤G≤400kgm2.s/, 0≤q≤3Wcm2/ and 0≤x≤0.7.
Les régimes d’écoulement à bulles, poches-bouchons de type churn, en film tombant (pour un écoulement descendant) et annulaire ont été observés. Le diamètre moyen des bulles est plus grand avec des excentricités plus faibles pour les conditions de microgravité comparées aux écoulements ascendant et descendant, ce qui s’explique par l’absence de force de flottabilité en microgravité et du glissement des bulles. La fraction de taux de vide est influencée par le flux de masse et est plus importante pour les écoulements descendants que pour les ascendants. Les frottements pariétal et interfacial et le coefficient de transfert de chaleur augmentent le plus souvent avec le flux de masse, le flux de chaleur et le titre thermodynamique. Le frottement pariétal et le coefficient d’échange de chaleur sont plus élevés pour les écoulements descendants que pour les ascendants. Le coefficient de transfert de chaleur est le plus souvent plus important en écoulement ascendant qu’en microgravité. Le frottement interfacial est plus faible pour les écoulements descendants qu’ascendants ce qui s’explique par une plus faible vitesse relative entre phases dans le cas descendant. Les vitesses et fréquences moyennes des ondes dépendent significativement du flux de chaleur pariétal et de la gravité.
Des modèles mécanistiques et semi-empiriques pour prédire les vitesses et fréquences moyenne des ondes, les frottements pariétal et interfacial et le coefficient d’échange de chaleur ont été développés avec un bon accord avec les résultats expérimentaux (±20%). De plus, une prédiction théorique, basée sur des modèles de viscosité et diffusivité turbulentes, permet de prédire le coefficient de transfert de chaleur et l’épaisseur de film liquide pour les écoulements annulaires avec des erreurs de ±15% et ±20% respectivement
Développement de techniques de planification multi-agent basées sur la modélisation des processus et l'analyse des risques : le cas des dispositifs d'intervention face aux crises environnementales et humanitaires
Get PDFNotre société actuelle cherche de plus en plus à assurer une sécurité constante à ses habitants, tant pour leur vie, leur santé, leurs biens matériels que pour le maintien des infrastructures communes. La gestion de crise a pour objectif de limiter l’impact d’un évènement redouté avéré et de rétablir les conditions correspondant à une situation nominale. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la gestion des secours dans les crises telles que les attentats terroristes, les séismes, etc. Les plans d’intervention sont disponibles dans un format textuel définissant les acteurs impliqués et leurs rôles. Afin de fournir une vue globale de la collaboration entre les services de secours, nous avons établi des modèles distinguant les ensembles des tâches : décisionnel, opérationnel et informationnel. Ces modèles ont été construits à partir du standard BPMN (Business Process Model and Notation). Sur la base de cette représentation, une analyse dysfonctionnelle a été effectuée à partir d’une analyse AMDEC (Analyse les Modes de Défaillance, leurs Effets et leur Criticité) dans l’optique d’identifier pour mieux anticiper les évènements susceptibles de perturber le plan d’intervention. La suite du travail s’inscrit dans le domaine de planification sous incertitudes. Les plans d’intervention qui existent sont destinés à garantir la mobilisation des ressources et l’organisation opérationnelle des secours. Dans ce domaine, il est également important de distinguer la phase de préparation en amont des plans d’interventions, qui va tâcher d’anticiper la plupart des situations possibles, de l’exécution des plans qui devront pouvoir s’adapter aux imprévus de la situation réelle, et envisager donc des modes dégradés. Nous concentrons nos efforts sur des approches de type proactive, réactive et progressive qui semblent pouvoir bien s’adapter à ce contexte. La première prend en compte les incertitudes dès la phase de construction hors ligne. Dans la seconde approche, un plan prédictif, construit hors ligne sans tenir compte des incertitudes, sera complété par différents algorithmes réactifs exécutés en ligne pour corriger des incohérences dans le plan initial induisant une replanification. Dans la troisième approche le plan est généré à court terme, ce qui permet de planifier et d’exécuter le plan en ligne.Généralement, en planification le nombre des actions nécessaires afin d’atteindre l’objectif est inconnu. Ainsi qu’en ordonnancement, nous savons exactement le nombre de tâche à exécuter. Dans notre projet, nous sommes entre les deux car nous pouvons avoir une idée globale de la taille du plan et nous ne savons pas au départ qu’est-ce que nous allons exécuter. Chaque acteur de plan d’intervention a une bibliothèque des plans types. Nous utilisons un algorithme d’insertion de plans afin de choisir parmi les plans types ceux qui peuvent servir à atteindre l’objectif. Le système multi-agents est un outil d’aide à la décision qui nous permet de simuler notre scénario dans les deux aspects semi-centralisé et décentralisé afin de comparer les comportements des agents en leur donnant un niveau d’autonomie.Dans cette thèse, nous visons à tester des stratégies distribuées pour générer et exécuter des plans d’urgence dans un scénario d’attaque terroriste. Dans ce contexte, nous proposons un système de planification multi-agent dynamique qui se concentre sur la phase de réponse dans un plan desauvetage où la réaction doit être rapide et efficace autant que possible afin de minimiser les pertes humaines