Reconnaissance aviaire et scène bioacoustique sous-marine embarquées

Marion Poupard (janv. 2018)

 

Financement : LPO et Université de Toulon

Encadrement : Hervé GLOTIN (LIS), Thierry SORIANO
et Thierry LANGAGNE (CNRS)

 

L’équipe de H. Glotin du laboratoire LSIS a développé un capteur à fort niveau d’intégration physique, de grande bande passante et de haute dynamique avec lequel des études de reconnaissance sonore d’animaux et certaines classifications ont déjà été menées avec succès. Cette thèse propose dans un premier temps d’interroger des données décrites par des ontologies pour améliorer la reconnaissance bioacoustique dans les paysages acoustiques. Ces métadonnées écosystémiques seront traitées et intégrées dans la reconnaissance acoustique par la thésarde sur la plateforme RDF / Metadata dédiée veille environnementale. Cette plateforme, simple d’usage, permettra d’inférer les metadata et données d’indexation acoustique par les moteurs et les ressources du web (billards de données RDF, météo, écosystème, migration, activités anthropiques…).
Dans un second temps, les travaux de recherche de Marion Poupard en liaison avec le laboratoire Cosmer seront centrées sur, d’une part l’intégration physique et logicielle du capteur spécifique développé par le laboratoire LSIS pour l’analyse de certaines populations animales sous-marines sur un robot sous-marin type AUV (Autonomous Underwater Vehicle), et d’autre part sur la définition de tâches de suivi environnemental pour les futures campagnes de mesures permises par ce nouveau capteur. Pour la partie de l’intégration physique et logicielle, nous allons explorer les méthodes actuelles liées à l’ingénierie système appliquée aux systèmes mécatroniques. Il existe de nombreux travaux autour du MBSE (Model Based System Engineering) à analyser au travers d’un état de l’art spécifique. L’environnement logiciel de l’AUV est de type Opensource autour du système d’exploitation pour la robotique ROS. Après une période de montée en compétence sur ce système ouvert, la doctorante proposera des algorithmes et des extensions logicielles permettant le contrôle de l’hydrophone embarqué par le robot. Le capteur et son électronique devront faire l’objet d’une étude de conception matérielle d’un compartiment spécifique sous les contraintes liées au domaine marin, notamment il s’agira du système SMIoT JASON déjà développé par l’équipe DYNI. Pour la partie concernant la définition et le pilotage de tâches liées aux campagnes de mesure, il s’agira de déterminer quel type de mode de fonctionnement sera le plus adapté aux besoins , entre le mode de téléopération pure avec contrôle à distance à travers la liaison câblée de l’AUV ou un mode autonome qui peut être également supporté par la carte embarquée sur l’AUV de type Rasberry et JASON.
Il viendra ensuite une phase de mise au point des paramètres de contrôle et de mesures d’abord en bassin puis sur le site marin. Enfin plusieurs séries d’essais de validation devront suivre suivant les objectifs du partenaire industriel BIOSONG, potentiellement en Aquitaine.

Hoang Anh PHAM

Doctorant

Financement : bourse doctorale Ministère

Courriel : hoang-anh.pham at univ-tln.fr

Bio

Diplômé de l’Institut National Polytechnique de Hanoï.

 

Recherche

Sujet de la thèse : Coordination de systèmes sous-marins : vers une méthodologie intégrée orientée objet dans un environnement Opensource

Directeur de thèse : T. Soriano, PR, Université de Toulon, Laboratoire COSMER


Les Véhicules Sous-marins Autonomes VSA sont de plus en plus utilisés pour l’arpentage d’océans dans les domaines scientifiques. Ils sont amenés à évoluer en groupe.
Le choix d’un schéma d’architecture de commande générique permettant de gérer un ensemble de véhicules coopératifs est d’une importance capitale pour assurer l’interopérabilité des engins.
Dans un schéma décentralisé, le contrôle distribué permet donc une bonne évolutivité et une certaine robustesse. Si une défaillance se produit sur l’un des véhicules, il reste possible de réaffecter la mission sur la flotte restante, ce qui augmente la robustesse vis-à-vis de la mission. Les inconvénients sont à évaluer précisément ; les capacités de calcul disponibles de chaque véhicule peuvent être un facteur limitant pour résoudre des problèmes complexes; les informations disponibles sur d’autres véhicules peuvent être inexactes, incomplètes ou connues avec un retard et donc il existe un risque de collision non négligeable en cas de dysfonctionnement. Le travail proposé dans le cadre de cette thèse explorera en détail la modélisation et la quantification de ces aspects de performance et de robustesse. La conception de lois de commande coopératives exige de prendre en compte le comportement d’un véhicule avec ceux des autres. Pour être plus efficaces, les lois de commande devraient être fondées sur des états actuels et prévus de tous les véhicules. Le comportement global de tels systèmes est donc complexe et sera abordé avec des formalismes hybrides. Il est prévu d’avancer sur des scénarios comportementaux détaillés et sur des algorithmes de commande coopérative dédiés à la coordination pour des missions de surveillance, simulés dans un première temps puis implantés.
La réutilisation, la modularité et la spécialisation sont autant d’éléments à associer à la production d’une nouvelle application et sont un point fort des approches objet. Il sera nécessaire d’écrire des règles de personnalisation et de réutilisation des éléments de commande coopérative développés au laboratoire dans des travaux récents. En effet, ce sont des points que nous avons explorés pour le cas d’un seul VSA étudié avec une méthodologie orientée-objet et que nous souhaitons réutiliser et étendre dans un cadre de l’ingénierie système à une collaboration de VSA en environnement Opensource.

 

Coordination de systèmes sous-marins : vers une méthodologie intégrée orientée objet dans un environnement Opensource

Hoang Anh PHAM (oct. 2017)

Financement : Bourse Ministérielle 

Encadrement : Thierry SORIANO

 

Les Véhicules Sous-marins Autonomes VSA sont de plus en plus utilisés pour l’arpentage d’océans dans les domaines scientifiques. Ils sont amenés à évoluer en groupe.

Le choix d’un schéma d’architecture de commande générique permettant de gérer un ensemble de véhicules coopératifs est d’une importance capitale pour assurer l’interopérabilité des engins.

Dans un schéma décentralisé, le contrôle distribué permet donc une bonne évolutivité et une certaine robustesse. Si une défaillance se produit sur l’un des véhicules, il reste possible de réaffecter la mission sur la flotte restante, ce qui augmente la robustesse vis-à-vis de la mission. Les inconvénients sont à évaluer précisément ; les capacités de calcul disponibles de chaque véhicule peuvent être un facteur limitant pour résoudre des problèmes complexes; les informations disponibles sur d’autres véhicules peuvent être inexactes, incomplètes ou connues avec un retard et donc il existe un risque de collision non négligeable en cas de dysfonctionnement. Le travail proposé dans le cadre de cette thèse explorera en détail la modélisation et la quantification de ces aspects de performance et de robustesse. La conception de lois de commande coopératives exige de prendre en compte le comportement d’un véhicule avec ceux des autres. Pour être plus efficaces, les lois de commande devraient être fondées sur des états actuels et prévus de tous les véhicules. Le comportement global de tels systèmes est donc complexe et sera abordé avec des formalismes hybrides. Il est prévu d’avancer sur des scénarios comportementaux détaillés et sur des algorithmes de commande coopérative dédiés à la coordination pour des missions de surveillance, simulés dans un première temps puis implantés.

La réutilisation, la modularité et la spécialisation sont autant d’éléments à associer à la production d’une nouvelle application et sont un point fort des approches objet. Il sera nécessaire d’écrire des règles de personnalisation et de réutilisation des éléments de commande coopérative développés au laboratoire dans des travaux récents. En effet, ce sont des points que nous avons explorés pour le cas d’un seul VSA étudié avec une méthodologie orientée-objet et que nous souhaitons réutiliser et étendre dans un cadre de l’ingénierie système à une collaboration de VSA en environnement Opensource.

Nouvelle offre de formation : le master ROC

L’Université de Toulon, l’ UFR Sciences et Techniques et le laboratoire COSMER ont le plaisir de vous annoncer l’ouverture du nouveau Master Ingénierie des systèmes complexes parcours robotique et objets connectés (ROC) à la rentrée 2018.

Le master Ingénierie des systèmes complexes proposé par l’Université de Toulon est organisé en deux parcours :

  • un parcours intitulé VISTA (Vision-Signal-Trajectographie-Automatique), dédié au traitement du signal, à la trajectographie, au traitement de l’image à l’électronique numérique
  • un parcours ROC (Robotique et Objets Connectés) dédié à la robotique et aux objets connectés.

Le master Ingénierie des systèmes complexes parcours Robotique et Objets Connectés (ROC) propose une formation autour de 4 axes de compétences : mécanique-robotique, automatique, intelligence artificielle et systèmes embarqués-objets connectés.
Ces quatre domaines sont nécessaires à la conception et à la mise en œuvre de systèmes mécatroniques complets, performants, capables de décider et d’interagir efficacement avec l’homme et l’environnement de manière autonome.

La robotique et les objets connectés sont deux domaines en constant développement, et à la base de nombreuses applications : drones, véhicules mobiles terrestres et sous-marins, robots parallèles, biomécanique, humanoïdes, robots, réseaux de capteurs intelligents