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Conception, étude expérimentale et analyse physique d’une configuration d’aile d'avion et de son volet hypersustentateur de type AIRBUS A320 en morphing, en échelle proche de 1
Full text linkLa présente thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen H2020 N° 723402, "Smart Morphing & Sensing for aeronautical configurations" (http://smartwing.org/SM S/EU/), et elle a pour principal objectif d’effectuer le design et le prototypage d’une aile d’avion à l’échelle proche de 1 avec son volet hypersustentateur en morphing pour les études en soufflerie dans les configuration de décollage et d’atterrissage. Il s’agit ainsi d’un projet multidisciplinaire associant de nouveaux actionneurs et capteurs électroactifs pour augmenter l’efficacité aérodynamique et atténuer les vibrations et le bruit afin d’améliorer globalement les performances aérodynamiques des aéronefs. Après avoir effectué une revue de la littérature portant sur l’état de l’art sur le concept de morphing, la physique de l’écoulement turbulent autour d’une aile, l’état de l’art sur les matériaux intelligents, actionneurs, structures adaptatives, nous avons effectué plusieurs études qui peuvent se résumer suivant trois contributions majeures. La première partie des études a porté sur le design et le prototypage d’une aile à deux éléments avec un volet hypersustentateur en morphing. Nous avons au cours de cette étude, participé au développement d’un système d’actionnement innovant par Alliage à Mémoire de Forme (AMF) en collaboration avec le LAPLACE, MIT et AIRBUS ETCT. À partir des données et des spécifications d’AIRBUS, la transition vers des actionneurs à échelle réelle pour le contrôle de la cambrure à été étudiée. Sur la base d’une structure articulée paramétrée simple, des modèles analytiques pour l’évaluation de la forme, l’équilibre des forces, les actionneurs, les technologies de peau et les charnières ont été développés. La deuxième contribution porte sur la caractérisation aérodynamique expérimentale des prototypes qui ont été construit. Nous avons effectué l’évaluation aérodynamique au sein de la soufflerie de l’IMFT S1 et la soufflerie de POLIMI du prototype d’aile à deux éléments équipé d’un système de capteur de pression fluctuante innovant. La troisième contribution porte sur les études menées sur projet MINOTHOR ("Morphing in THOR") entre AIRBUS ETCT (Emerging Technology and Concept de Toulouse), l’IMFT et le LAPLACE en vu d’un essai en vol sur le drône THOR (Test of High-Tech Objectives in Reality)
Apports multimodaux et interactifs pour améliorer la compréhension et la navigation de non-voyants utilisant un système de neuroprothèse visuelle
Full text linkLe dernier rapport de l’OMS sur la non-voyance rapporte que 253 millions de personnes souffrent de déficience visuelle (36 millions d’entre elles sont aveugles et 217 millions ont une déficience visuelle). Pour aider les non-voyants dans leurs tâches quotidiennes, de nombreux dispositifs ont été conçus. Les neuroprothèses visuelles sont des dispositifs apparus dans les années 60, qui permettent de rétablir une perception visuelle limitée chez les patients non-voyants implantés. Certaines de ces neuroprothèses, implantées dans la rétine ou dans le cortex visuel, comprennent un implant, un dispositif de calcul informatique et une caméra externe pour capturer la scène. Une perception visuelle appauvrie sous forme d’un ensemble de points blancs appelés phosphènes est alors restaurée grâce à une micro-stimulation de la rétine ou du cortex visuel via l’implant. Pendant les dix dernières années, plusieurs dispositifs ont été implantés sur des non-voyants et sont en phase d’essai clinique. Toutefois, la résolution (c’est-à-dire le nombre d’électrodes et leur densité) des implants actuels reste faible. Cette faible résolution, associée au nombre limité de couleurs différentes rendues par les implants, limite les informations qui peuvent être transférées et donc perçues. Au cours de nos travaux, nous nous sommes intéressés à l’intérêt et à la manière de coupler des mécanismes interactifs et multimodaux avec une neuroprothèse visuelle, dans l’objectif d’améliorer les capacités de décisions des non-voyants. Il s’agit plus précisément de savoir dans quelles mesures l’ajout d’un système d’indices audio permet aux non-voyants de se déplacer plus facilement, et dans quelles mesures l’ajout d’un système de sélection interactif de rendus permet de désambiguïser la scène. Dans ce mémoire, nous présentons les différentes technologies développées ces 30 dernières années ayant pour objectif de permettre à des non-voyants implantés de percevoir leur environnement en générant des cartes phosphéniques cohérentes. Nous abordons ensuite la question de la simulation de la vision prothétique, principalement due à la difficulté d’accès aux patients implantés. Ces simulateurs ont pour objectif de reproduire les conditions réelles de perception de phosphènes pour s’approcher le plus possible de la réalité. Ils permettent également de tester des méthodes de rendu originales. Nous présentons enfin deux études comparatives entre différents rendus, et nous montrons, d’une part, que l’ajout d’indices sonores couplés avec une restitution visuelle permet aux sujets de mieux comprendre la scène et de naviguer dans cette dernière, et, d’autre part, que donner aux non-voyants la possibilité d’alterner entre plusieurs modes de rendu en temps réel augmente significativement leur compréhension de l’environnement. En ce qui concerne l’ajout d’indices sonores, nous montrons que celui-ci permet aux sujets d’améliorer leurs capacités de perception de la scène (détection et localisation d’obstacles), et procure aux sujets un sentiment de confiance. En ce qui concerne le système interactif, nous montrons qu’il permet aux sujets d’avoir un meilleur taux de bonnes réponses à une série de questions réparties sur trois catégories (objets, rues, portes et passages piétons). De plus, les sujets montrent un intérêt certain pour ce système interactif
Aerodynamic analysis of transitional wings encountering high amplitude streamwise gust
Full text linkWe are interested here in the effect of high amplitude streamwise gusts felt by fixed rigid wings at pre-stall angles of incidence in low Reynolds numbers () flow conditions. An experimental rig has been developed to reproduce a cyclic variation of the freestream axial velocity representative of the perturbations micro-aerial vehicles can encounter in a urban environment. The temporal evolution of the aerodynamic forces (lift, drag and pitching moment) recorded during the gust show significant deviations from the quasi-static predictions that unsteady but inviscid methods are unable to capture. These deviations appear to be related to the dynamic of both the laminar separation bubble and the laminar separation without trailing edge reattachment, also known as the ``short" and ``long bubble" respectively
DAROD: A Deep Automotive Radar Object Detector on Range-Doppler maps
Full text linkDue to the small number of raw data automotive radar datasets and the low resolution of such radar sensors, automotive radar object detection has been little explored with deep learning models in comparison to camera and lidar-
based approaches. However, radars are low-cost sensors able to accurately sense surrounding object characteristics (e.g., distance, radial velocity, direction of arrival, radar cross-section) regardless of weather conditions (e.g., rain, snow, fog). Recent open-source datasets such as CARRADA, RADDet or CRUW have opened up research on several topics ranging from object classification to object detection and segmentation. In this paper, we present DAROD, an adaptation of Faster R-CNN object detector for automotive radar on the range-Doppler spectra. We propose a light architecture for features extraction, which shows an increased performance compared to heavier vision-based backbone architectures. Our models reach respectively an [email protected] of 55.83 and 46.57 on CARRADA and RADDet datasets, outperforming competing methods
Dynamics and robust control of a space manipulator with flexible appendages for on-orbit servicing
Full text linkSpace manipulators allow to respond to a variety of problems in future space exploitation and exploration such as on-orbit deployment, active debris removal or servicing operations. However, a difficulty to autonomously control space manipulator systems arise with large and light structures presenting flexible behavior. Flexible dynamics remain a challenging study focus as its modeling may present a first difficulty while the different coupling with the manipulator may deteriorate the control quality. This paper addresses design and control problems related to autonomous space manipulator equipped with kinetic moment exchange devices for spacecraft rotation control when dealing with system internal disturbances, model uncertainties and measurement errors. One advantage of modeling the rigid–flexible dynamics of a multi-body system is the possibility of including the non-measurable states in the syste
Analysis of the Unsteady Flow Field at Stall Conditions for a Low-Speed Low-Pressure Ratio Axial Fan With Full-Annulus Simulation
Full text linkThe present work analyzes the three-dimensional unsteady flow structure of a low-speed low-pressure ratio axial fan stage operating at stall conditions. Unsteady numerical simulations were conducted with the ELSA software, which solves the unsteady Reynoldsaveraged Navier–Stokes (URANS) equations on a full-annulus alculation domain for the rotor and the stator. The analyses will focus on a near stall operating point, the stall inception mechanisms, and the final rotating stall pattern. Numerical simulations are confronted with experimental measurements from high-frequency Kulite transducers mounted on the casing near the rotor blades and the stator blades. The results show that boundary layer separation occurs on the stator blade close to the hub region at near stall conditions. The reverse flow interacts with the main flow to form a vortex shedding phenomenon.
The frequency is not clocked with the blade passage frequency, requiring unsteady fullannulus methodology even for a stable operating point. It is also shown that the final state of the rotating stall region is composed of a single part-span cell that occupies three-quarters of the circumference and rotates at 60% of the shaft speed. This pattern agrees with the experimental measurements in terms of both the number of cells and the rotational speed. Finally, the paper demonstrates that without inlet distortion, the mechanism of the onset of the rotating stall is incorrectly predicted by the simulation. However, when a total pressure inlet distortion is applied, the omputational fluid dynamics produces the same inception mechanism that is observed experimentally
Mutida: A Rights Management Protocol for Distributed Storage Systems Without Fully Trusted Nodes
No full textSeveral distributed storage solutions that do not rely on a central server have been proposed over the last few years. Most of them are deployed on public networks on the internet. However, these solutions often do not provide a mechanism for access rights to enable the users to control who can access a specific file or piece of data. In this article, we propose Mutida (from the Latin word “Aditum” meaning “access”), a protocol that allows the owner of a file to delegate access rights to another user. This access right can then be delegated to a computing node to process the piece of data. The mechanism relies on the encryption of the data, public key/value pair storage to register the access control list and on a function executed locally by the nodes to compute the decryption key. After presenting the mechanism, its advantages and limitations, we show that the proposed mechanism has similar functionalities to Wave, an authorization framework with transitive delegation. However, Wave does not require fully trusted nodes. We implement our approach in a Java software program and evaluate it on the Grid’5000 testbed. We compare our approach to an approach based on a protocol relying on Shamir key reconstruction, which provides similar feature
Synthèse des prévisions d'ensemble par scénarios physiquement cohérents : mise en pratique au moyen d'approc
Full text linkLa prévision météorologique, basée sur la modélisation du système chaotique atmosphérique, comporte une part d'incertitude. Celle-ci peut être évaluée à l'aide d'ensembles de prévisions. La thèse s'intéresse au post-traitement de la prévision d'ensemble à échelle kilométrique de Météo-France (PE-AROME). L'objectif est de développer de nouveaux outils pour extraire des informations essentielles des modèles pour les prévisions. Ces outils s'appuient sur des méthodes d'apprentissage profond. Ce manuscrit commence par la présentation des prévisions d'ensemble, des méthodes de post-traitement existantes et des méthodes employées aujourd'hui pour expertiser les modèles météorologiques. Cette thèse propose d'enrichir la palette d'outils disponibles avec deux approches complémentaires pour extraire de nouvelles informations de la PE-AROME.
Dans un premier temps, une approche pour aider à la prévision de structures orageuses particulières et à fort impact, qu'on nomme les échos arqués, est développée. L'objectif est de les détecter dans les sorties de chaque membre PE-AROME. Cette détection est faite par un réseau de neurones convolutif (de type U-Net). Le réseau de neurones retenu montre une bonne capacité à discerner les échos arqués d'autres organisations orageuses. Les performances de ce U-Net ont permis de déboucher sur une production en mode recherche quotidienne synthétisant le risque d'échos arqués. L'évaluation objective des prévisions montre la plus-value de la PE-AROME comparée au modèle déterministe AROME au-delà de 15 heures d'échéance.
La deuxième approche développée durant cette thèse vise à mettre en œuvre une synthèse par scénarios des prévisions de pluies. Un scénario peut être défini comme un groupe de membres prévoyant des évènements météorologiques similaires. Cette approche ne s'intéresse pas à un évènement particulier et est donc moins spécialisée que la détection des échos arqués. Cette synthèse repose sur une réduction de dimension du champ de pluies à l'aide d'un autre réseau de neurones convolutif (de type autoencodeur). Chaque membre est ainsi exprimé et classé dans l'espace latent de l'autoencodeur qui possède quelques dizaines de dimensions. La pertinence de cette représentation sous forme de scénarios est discutée à l'aide de scores et d'études de cas. Les scores montrent une réelle complémentarité entre le modèle déterministe AROME et la PE-AROME. Ils montrent qu'il est plus intéressant de suivre les deux scénarios les plus peuplés de la PE-AROME que deux réseaux AROME. Mais ils montrent aussi qu'en cas de deux scénarios équiprobables dans la PE-AROME, le scénario qui est aussi celui d'une prévision AROME a plus de chance d'être correct que l'autr
Optimal Power Allocation in Monostatic OFDM Joint Radar Communications Systems
Full text linkIn this paper, we examine the optimal power allocation of a multicarrier waveform for a dual-function radar-communication system.
We derive an information theoretic optimization problem to enhance radar estimation while fulfilling a communication information rate constraint. We use Jensen's inequality to approximate the latter intractable problem. We illustrate the benefits of the proposed method, in terms of conditional mutual information, compared to that based on low and high signal-to-noise ratio approximations. We also demonstrate the trade-off between radar and communication metrics
A New Interface to Cope With Unreliable Airspeed Indications
Full text linkWhen unreliable airspeed events occur, the pilot flying (PF) is required to fly the aircraft using the thrust and the pitch parameters that are displayed in two distanced locations of the flight deck. The Sycopaero interface was designed to limit the PF’s workload by automatically displaying thrust and pitch values specific to aircraft configuration on the primary flight display. Participants performed a simulated flight scenario in which they lost airspeed information during take-off with and without the Sycopaero interface. Both behavioral and ocular results demonstrate that the Sycopaero interface significantly lowers the mental workload of PFs and improves their monitoring performance. Taken together, these results suggest that the Sycopaero interface may be a suitable solution to safely handle airspeed failures