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Électronique
/ 10-02-2022
Haider Zain
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Le spectre des ondes millimétriques (mmWave) sera utilisé pour les systèmes de communication sans fil de prochaine génération en raison de son potentiel à offrir des ressources à large bande passante. Le déploiement de systèmes de communication de cinquième génération (5G) rendra l’exposition du grand public aux rayonnements mmWave omniprésente dans le monde entier. Contrairement aux fréquences plus basses, en mmWaves, l’absorption de puissance électromagnétique dans le corps humain est très localisée et principalement limitée à la peau. Bien que des modèles homogènes de peau ont été utilisés en dosimétrie macroscopique, les modèles hétérogènes de peau pour évaluer le dépôt local de puissance mmWave à l’intérieur de la peau ne sont pas disponibles. Dans cette thèse, nous avons développé des modèles hétérogènes microscopiques à des différentes échelles de complexité : au niveau de la peau et des cellules cutanées. Les résultats suggèrent que les ondes millimétriques peuvent cibler sélectivement non seulement les régions à plus forte teneur en eau de la peau, mais également toutes les interfaces séparant deux régions avec une concentration en eau différente. Les résultats suggèrent également qu’au lieu des membranes cellulaires et subcellulaires,organites intracellulaires représentent la cible principale des ondes millimétriques.
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électronique
/ 26-01-2022
Attaja Nicolas
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La compétitivité du marché New Space donne l’impulsion à des travaux d’innovation et de recherche sur de nombreuses briques technologiques embarquées sur véhicules spatiaux. Dans le cas des antennes sur lanceur, elles doivent présenter une capacité de couverture spécifique en gain et polarisation suivant les besoins en fréquences de chaque fonction embarquée, à savoir : la Télécommande (TC), la Localisation (GNSS), la Télémesure (TM) et la Trajectographie (TJ). Chaque fonction est généralement assurée par un réseau d’antennes qui lui sont propres et réparties autour du lanceur afin de garantir la couverture requise pour la mission. L’objectif principal de la thèse est de produire une rupture technologique permettant de réaliser une antenne universelle couvrant à elle seule la totalité des bandes de fréquences du lanceur. Cette antenne doit notamment répondre aux besoins de couverture hémisphérique et de polarisation circulaire que nécessitent les missions futures, tout en garantissant une réjection entre les bandes de réception (Rx) et de transmission (Tx) afin de limiter les perturbations intra-bande. Par ailleurs, voler à bord d’un lanceur impose dès la conception d’anticiper les problématiques liées à l’environnement et aux contraintes de lancement. Ainsi, l’antenne universelle pourrait être utilisée de manière indifférenciée sur chacune des chaînes, impliquant une réduction des coûts par effet d’échelle, une simplification de la chaîne d’approvisionnement et une flexibilité inégalée d’intégration.
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Electronique
/ 21-01-2022
Vu Thanh Luan
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Les guides d'ondes diélectriques sont un candidat potentiel pour les liaisons câblées à ultra-haut débit en ondes millimétriques pour les applications automobiles. Ces liaisons utilisent des RFICs (circuits intégrés de radiofréquence) et des DWG comme canaux de transmission. Il existe plusieurs défis techniques concernant les DWGs et l'interconnexion entre la sortie des RFICs et ces guides d'ondes. La thèse vise à étudier les DWGs et à développer des solutions pour exciter les guides d'ondes. Les caractéristiques des DWGs sont analysées théoriquement et expérimentalement. Des mesures et des simulations sont présentées. Les résultats obtenus indiquent l'effet de la flexion sur les DWGs pleins et creux ainsi que son impact sur les bilans de liaison utilisant ces guides d'ondes. Ensuite, deux nouvelles transitions entre RFICs et DWGs en bande V sont présentées. Premièrement, c'est une transition monomode entre un GCPW et un DWG avec un transformateur étagé utilisant la technologie des guides d'ondes intégrés au substrat (SIW) adaptée au processus de fabrication des cartes de circuits imprimés (PCB). La seconde interconnexion est une transition bi-mode vers un DWG circulaire. La transition bi-mode se compose de deux éléments clés : un transducteur orthomode et un convertisseur twist à base de SIW en technologie PCB. Les transitions proposées présentent des performances prometteuses avec de faibles pertes estimées à la bande V, une bonne robustesse mécanique et une compatibilité avec les composants intégrés.
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Télécommunications
/ 06-01-2022
Lavaud Corentin
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Les canaux auxiliaires correspondent à la déviation d'une information de son chemin légitime par l'intermédiaire d'un ou plusieurs phénomènes physiques. Ces fuites sont capables de contourner certaines sécurités et d'impacter les systèmes de communication sécurisés. Dans cette thèse, nous étudions les différents canaux auxiliaires existants et analysons leurs principales caractéristiques. Les fuites d'information sous forme d'ondes électromagnétiques apparaissent clairement comme les plus difficiles à percevoir et nous nous intéressons ici plus particulièrement aux canaux auxiliaires impactant les communications à saut de fréquence. Cette étude mène à la création d'un système d'interception de ces signaux en temps réel et large bande. L'utilisation de radio logicielle combinée au langage Julia a permis la réalisation et la validation du système d'interception qui par la suite a été utilisé pour confirmer la présence de canaux auxiliaires télécom sur des transmissions Bluetooth. Des compromissions ont ainsi été mises en évidence sur des composants sur puce à base de microcontrôleurs.
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Signal, image, vision
/ 22-12-2021
Xiong Bian
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Les techniques vibratoires de surveillance de santé structurelle des ouvrages sont généralement effectuées à partir de capteurs ponctuels tels que des accéléromètres. Par contraste, cette thèse développe une techniques vibratoire basée sur l'analyse d'images vidéo de l'ouvrage, évitant ainsi l'installation fastidieuse de capteurs ponctuels. Le traitement du flux d'images vidéo permet d'extraire le mouvement des pixels sur l'ouvrage. Après la revue des méthodes existantes d'extraction de mouvement par traitement d'images, la thèse présente trois contributions : 1. une nouvelle méthode intitulée ''EQI'', 2. la méthode à base de "steerable filtres" est étendue aux grands déplacements, et 3. la fiabilité du la méthode QSF est améliorée. L'évaluation des performances des algorithmes d'extraction de mouvement sélectionnés est réalisée sur des données simulées et expérimentales collectées en laboratoire sur une poutre métallique. Finalement, la technique d'identification de sous-espace stochastique est appliquée sur les signaux de mouvement estimés sur l'image pour effectuer l'analyse modale, l'identification de la forme de mode et une détection de défaut. Les résultats démontrent la faisabilité des techniques d'extraction de mouvement basées sur le traitement d'images vidéo pour des application de santé structurelle d'ouvrages mécaniques.
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Photonique
/ 16-12-2021
Cassio Fabien
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Les biocapteurs sont des dispositifs servant à détecter la présence de biomolécules dans un milieu de détection, qui peut être un liquide ou un gaz. L’utilisation de l’optique intégrée permet d’exploiter diverses interactions des biomolécules avec la lumière propagée dans des structures guidantes compactes et facilement réalisables, comme le sont les micro-résonateurs. Dans cette thèse, nous utilisons du silicium poreux dans la fabrication de nos transducteurs optiques composant les biocapteurs. Il s’agit d’un matériau biocompatible présentant une surface spécifique importante sur laquelle peuvent être greffées des molécules. Il permet aussi d’exploiter la détection surfacique de biomolécules directement dans le volume du matériau de par sa nature poreuse. Le matériau a au préalable besoin de subir un procédé de biofonctionnalisation pour permettre l’infiltration de molécules dans les pores qui le compose. En utilisant un procédé de photolithographie, des micro-résonateurs sont fabriqués pour être utilisés comme transducteurs pour la détection surfacique de BSA. La présence de la protéine dans le milieu de détection va induire une modification quantifiable des propriétés des transducteurs et liée à la concentration de la BSA. Une sensibilité de plus de 1000 nm/UIR a pu être obtenue et se révèle meilleure que l’état de l’art. La réalisation d’une structure hybride à base de silicium poreux et de polymères est étudiée. L’avantage de l’utilisation couplée du silicium poreux et des polymères est de permettre la réduction des pertes de propagation tout en améliorant les performances de ce type de biocapteur.
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Signal, image, vision
/ 16-12-2021
Hammami Houda
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La radioembolisation est une intervention mini-invasive réalisée pour traiter le cancer du foie en administrant des microsphères radioactives. Afin d'optimiser les résultats du traitement, la procédure est réalisée en deux sessions : une intervention de prétraitement, principalement réalisée pour localiser le site d'injection, évaluer la distribution et effectuer une évaluation dosimétrique, et une intervention de traitement réalisée pour injecter la dose appropriée de microsphères radioactives dans le site d'injection localisé. En raison la complexité de la vascularisation hépatique, les radiologues interventionnels manipulent soigneusement le cathéter, lors des deux interventions, sous guidage radiographique et recourent à l'injection de produit de contraste afin de visualiser les vaisseaux. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle stratégie de guidage qui promet une simplification et une précision de la navigation du cathéter lors des deux interventions. Le système de navigation proposé traite les images préopératoires et peropératoires pour réaliser une fusion d'images grâce à une technique de recalage rigide. Cette approche est conçue pour 1) aider l'accès au tronc cœliaque, 2) aider l'accès au site d'injection et 3) reproduire le site d'injection lors de l'intervention de traitement. Sachant que le foie subit un déplacement lié au mouvement respiratoire, nous proposons également une approche qui permet d'obtenir une superposition dynamique des vaisseaux 3D projetés sur la fluoroscopie.
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Génie civil
/ 14-12-2021
Mortada Nourhan
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Les mousses minérales constituent une alternative intéressante pour obtenir des produits constructifs allégés et isolants. Cinq tensioactifs (synthétiques et protéiniques) sont sélectionnés pour cette étude. Leur capacité à réduire la tension de surface et à produire des mousses aqueuses stables est évaluée. Une classification des tensioactifs est proposée. Des mousses minérales à base de gypse et de chaux sont alors produites par moussage direct ou par pré-moussage en faisant varier le temps de malaxage, le type de tensioactif, son dosage et le taux de gâchage. Considérer une mousse minérale comme un mélange d’une mousse aqueuse et d’une suspension concentrée permet d’interpréter les pertes de stabilité constatées ainsi que les réponses rhéologiques des mousses à l’état frais. Ces mousses sont caractérisées à l’état durci en distinguant les contributions des porosités associées aux bulles et à la matrice. Les performances thermiques, mécaniques, hygriques et les perméabilités à l’air et à la vapeur d’eau des mousses sont évaluées. Les interactions entre la formulation, les conditions de moussage et les propriétés d’usage des mousses sont discutées. Pour compléter l’analyse, les structures porales des mousses minérales sont confrontées à celles des mousses aqueuses. Les différents résultats obtenus permettent d’identifier les meilleurs compromis de production au regard de performance ciblées.
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Signal, image, vision
/ 14-12-2021
Viefhues Eva
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La détection automatisée d’endommagements basée sur les mesures vibratoires est pertinente pour la surveillance de l’intégrité des ouvrages d'art. Dans ce contexte, la détection basée sur les techniques sous-espace (SSDD) compare statistiquement les mesures à un modèle de référence. Dans cette thèse, une nouvelle approche est proposée pour améliorer la robustesse de la SSDD pour un usage applicatif réaliste. Tout d'abord, un test statistique est formulé tenant compte des incertitudes statistiques liées aux erreurs sur le modèle obtenu sur des données de référence. Cela conduit à une description précise des propriétés statistiques du test et des seuils d’alarme. Deuxièmement, une approche a été développée pour tenir compte des effets environnementaux sur la SSDD. A partir de mesures de référence dans plusieurs conditions environnementales différentes, un test est proposé détectant un défaut par rapport à une référence obtenue par interpolation. Les méthodes développées sont validées par des simulations numériques et appliquées à des données expérimentales obtenues en laboratoire et sur structures installées en extérieur.
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Signal, image, vision
/ 09-12-2021
Abbas Manuel
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Caractérisée par un affaiblissement de la fonction physique, la fragilité toucherait, en France, 4 personnes âgées sur 5 de 85 ans et plus. Dans ce contexte, afin de suivre l’activité physique des seniors et d’analyser leur trajectoire de fragilisation, nos travaux ont consisté à proposer un système de surveillance automatisé basé sur des capteurs portables. Ce système se compose de deux couches distinctes, un premier module d’apprentissage automatique pour identifier les activités physiques et un second pour analyser la sortie précédente. Concernant le premier module, deux approches ont été développées. La première, complexe en temps de calculs, considère en entrée des signaux acquis par un accéléromètre, un gyroscope et un magnétomètre, et est basée sur l’orientation du dispositif portable, combinant à la fois un processus d’extraction manuelle de caractéristiques et des réseaux de deep learning. La seconde, peu coûteuse et pouvant être embarquée, exploite des caractéristiques temporelles locales des seuls signaux d’accélération. Une fois ces signaux labellisés, ils viennent alimenter le second module. Deux types de mesures de l’activité sont alors extraits des données étiquetées pour évaluer l’état de santé des personnes âgées, à savoir des variables globales calculées au cours d’une journée, et des variables locales caractérisant la démarche. Une étude longitudinale sur des données acquises en conditions non supervisées au cours de la vie quotidienne de sujets âgés (robustes, préfragiles et fragiles) a permis d’attester l’efficacité et la faisabilité de notre solution.
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