Outils de prototypage pour la conception de systèmes complexes

Prototyping tools for the design of complex systems

• Auteur / Autrice : Rabah Louali
• Direction : Samir Bouaziz, Mohand Saïd Djouadi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 29/09/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec École Militaire Polytechnique (Alger)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2002-....) - Institut d'électronique fondamentale (Orsay, Essonne ; 19..-2016)
• Jury : Président / Présidente : Mustapha Hamerlain
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samir Bouaziz, Mustapha Hamerlain, Rabah Sadoun, Stéphane Espié, Abdelkrim Nemra
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Rabah Sadoun

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes embarqués (informatique)

Ingénierie des systèmes

Drones

Mots clés libres

Systèmes embarqués

Méthodologie de développement

Uav

Plateformes de simulation

Hil

Systèmes de commande

Embedded systems

Design Methodology

Uav

Simulation platforms

Hil

Control systems

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le contexte des systèmes embarqués qui sont qualifiés de complexes car leur développement nécessite une expertise pluridisciplinaire. Une stratégie de développement s'avère incontournable pour concevoir ces systèmes. Cette complexité est encore plus sévère dans le domaine du développement des systèmes embarqués pour UAV.Nous proposons une approche de développement orientés systèmes embarqués basés COTS. Cette démarche combine plusieurs méthodes issues du génie logiciel classique que nous avons adapté aux systèmes embarqués. Nous avons appliqué cette approche pour développer un système de capteurs embarqués pour un micro-UAV à voilures fixes.Le système embarqué développé a été déployé sur un robot classique, une bicyclette et un modèle réduit d'avion. L'objectif est de valider la consistance des données capteurs, compte tenu de la disparité des dynamiques entres ces systèmes. Ces expériences ont permis de mettre en évidence des similitudes théoriques entre ces 3 dynamiques. L'objectif est de pouvoir valider des systèmes embarqués pour UAV sur des plateformes à moindre coût et à moindre complexité, tout en garantissant la consistance des données capteurs et leur interprétation par rapport aux trois plateformes. Nous avons construit, aussi, une plateforme de simulation dont l’objectif est de supporter l’approche de développement proposée. Nous avons utilisé cette plateforme pour concevoir un système de contrôle, guidage et navigation pour un UAV à voilures fixes. Ces applications montrent, ainsi, l’efficacité de l’approche de développement proposée.

This thesis tackles the problem of embedded system design, which are often qualified as complex systems because their development requires multidisciplinary expertise. A development strategy is then essential to design these systems. As an application, we focused on UAV embedded systems, which show very severe development constraints.We propose a development approach oriented COTS-based embedded systems. This approach combines several methods from classic software engineering filed that we have adapted for embedded systems. We applied this approach to develop an embedded sensors system for a micro fixed wings UAVs.The designed embedded system has been deployed on an UAV, a mobile and a bicycle. The aim is to validate the UAV embedded system using a lower cost platforms and with less complexity, while ensuring sensors data consistency and interpretation regarding the dynamic of the three platforms. These experiments highlight the theoretical similarities between those three dynamics. Furthermore, we built a simulation platform that aims to support the proposed development approach. We used this platform to design a control, guidance and navigation system for a fixed wings UAV. These applications show the effectiveness of the proposed development approach.