Une bourse de thèse à pourvoir sur la télé alimentation d’objets communicants

Title: Nouvelles stratégies de télé alimentation d’objets communicants en utilisant des techniques de formation de faisceau distribuée
Keywords: Communications radio, formation de faisceau, transmission de puissance sans fil, synchronisation, automatique
Location: CITI laboratory, INSA Lyon, France
Funding: 3-year
Contact: Florin Doru HUTU <florin-doru.hutu@insa-lyon.fr>

Summary
Cette thèse adresse le problème de la synchronisation et de la mise en cohérence de phase des sources distribuées géographiquement. L’application envisagée est celle de la transmission de puissance sans fil en mettant en place des stratégies de type formation de faisceau distribuée. Ce projet souhaite aborder la problématique de la transmission de puissance sans fil vers un objet communicant à faible ressources énergétiques aussi bien de point de vue système de communication mais aussi du point de vue automatique. En automatique, le problème traité ici s’apparente à celui de la synchronisation d’un réseau de systèmes à retard ou bien à celui du suivi de trajectoire de référence. Les outils théoriques appliquées à ce scénario concret seront la commande de systèmes multi-agents, la commande de système à retard et l’observation de retard. Ces stratégies seront adaptées pour répondre aux contraintes matérielles des instruments de génération et d’analyse des signaux du laboratoire CITI. En effet, les « transcepteurs » vectoriels de signaux (VST) PXI-5646 de Nationals Instruments sont ciblés dans un premier temps pour ensuite passer à une échelle supérieure en utilisant la plateforme CorteXlab.

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Title

Déploiement et ordonnancement de réseaux de capteurs sans fil pour le suivi de la pollution de l’air

Abstract

Les réseaux de capteurs sans fil (RCSF) sont largement utilisés dans les applications environnementales où l’objectif est de détecter un phénomène physique tel que la température, l’humidité, la pollution de l’air, etc. Dans ce contexte d’application, l’utilisation de RCSF permet de comprendre les variations du phénomène et donc être en mesure de prendre des décisions appropriées concernant son impact. En raison des limitations de ses méthodes de suivi traditionnelles et de sa grande variabilité spatiale et temporelle, la pollution de l’air est considérée comme l’un des principaux phénomènes physiques qui restent à étudier et à caractériser. Dans cette thèse, nous considérons trois applications concernant l’utilisation de RCSF pour le suivi de la pollution de l’air : la cartographie en temps réel de la qualité de l’air, la détection de dépassements de seuils des polluants et la correction de modèles physiques qui simulent le phénomène de dispersion de la pollution. Toutes ces applications nécessitent de déployer et d’ordonnancer minutieusement les capteurs afin de mieux comprendre la pollution atmosphérique tout en garantissant un coût de déploiement minimal et en maximisant la durée de vie du réseau. Notre objectif est de résoudre les problèmes de déploiement et d’ordonnancement tout en tenant compte des caractéristiques spécifiques du phénomène de la pollution de l’air. Nous proposons pour chaque cas d’application une approche efficace pour le déploiement de noeuds capteurs et puits. Nous proposons également une approche d’ordonnancement adaptée au cas de la correction de modèles physiques. Nos approches d’optimisation prennent en compte la nature physique de la pollution atmosphérique et intègrent les données réelles fournies par les plateformes existantes de suivi de la qualité de l’air. Dans chacune de nos approches d’optimisation, nous utilisons la programmation linéaire en nombres entiers pour concevoir des modèles d’optimisation adaptés à la résolution de petites et moyennes instances. Pour traiter les grandes instances, nous proposons des heuristiques en utilisant des techniques de relaxation linéaire. Outre nos travaux théoriques sur le suivi de la pollution atmosphérique, nous avons conçu et déployé dans la ville de Lyon un réseau de capteurs de pollution économe en énergie. Sur la base des caractéristiques de notre système et des jeux de données de la pollution atmosphérique, nous avons évalué l’efficacité de nos approches de déploiement et d’ordonnancement. Nous présentons et discutons dans cette thèse les résultats d’évaluation de performances ainsi que des lignes directrices pour la conception de systèmes de suivi de la pollution de l’air. Parmi nos principales conclusions, nous soulignons le fait que la taille optimale du réseau de capteurs dépend du degré de variation des concentrations de pollution dans la région de déploiement.

Jury

• Marcelo DIAS DE AMORIM, Directeur de recherche, CNRS, Rapporteur
• Andrzej DUDA, Professeur des universités, Grenoble INP-ENSIMAG, Rapporteur
• Aline CARNEIRO VIANA, Chargée de recherche HDR, INRIA, Examinatrice
• Isabelle GUERIN-LASSOUS, Professeur des universités, Univ. Lyon 1, Examinatrice
• Thomas NOEL, Professeur des universités, Université de Strasbourg, Examinateur
• Hervé RIVANO, Professeur des universités, INSA de Lyon, Directeur de thèse
• Walid BECHKIT, Maitre de conférences, INSA de Lyon, Co-directeur de thèse
• Claire CHAPPAZ, Atmo Auvergne-Rhône-Alpes, Invitée