Thèse soutenue

Réseau acoustique de communication bidirectionnelle ultrasonore efficace en milieu fermé

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Auteur / Autrice : Arthur Aubertin
Direction : Pierre JouvelotJulien de Rosny
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique temps réel, robotique et automatique
Date : Soutenance le 11/05/2021
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en informatique (Fontainebleau, Seine et Marne)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Régis Marchiano
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Jouvelot, Julien de Rosny, Dinh-Thuy Phan Huy
Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Laot, Eric Bavu

Résumé

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Les méthodes et techniques de communications aéroportées acoustiques en intérieur représentent une alternative pertinente aux communications radio-fréquence, par exemple dans les zones ATEX, les environnements à forte interférence électromagnétique ou encore pour assurer un haut niveau de confidentialité. Néanmoins, les limites de telles communications sont un faible débit et l'incapacité de fonctionner correctement en présence d'obstacle ou de trajet complexe. Afin de dépasser ces limitations, ce travail de recherche introduit et développe théoriquement et expérimentalement un nouveau système de communication acoustique fondé sur les recherches et développements précédents de l'entreprise STIMSHOP. Le système opère dans le domaine fréquentiel des ultrasons proches en utilisant une modulation par étalement spectral, les chirps. Ainsi, la gêne de l'utilisateur est minimisée, la compatibilité avec du matériel grand public accrue et les signaux sont robustes face aux interférences. Un premier travail sur la synthèse des signaux permet, recouvrement de symbole et l'utilisation de formes de modulation particulières, d'obtenir une amélioration du débit et des capacités d'encodage. Un modèle analytique de prédiction de l'erreur au décodage, spécifique aux chirps, est développé et évalué. Un deuxième travail présente le développement et l'évaluation d'un élément émetteur-récepteur permettant de réaliser des communications SISO. L'assemblage de plusieurs de ces éléments permet ainsi le développement d'un miroir à retournement temporel, accompagné d'un protocole de communication dédié. Ce système de communication est alors évalué dans un large éventail de configurations en intérieur, dans des environnements réels et contraints, et pour des schémas de transmission MISO et MU-MISO. Le système est également étudié pour des communications entre un miroir à retournement temporel et un ou plusieurs smartphones. On met ainsi en lumière les capacités de ce système vis-à-vis d'un système classique SISO, en particulier le gain lié à la focalisation et le fonctionnement en configuration LOS et NLOS, mais également ses limites.