Synchronisation et localisation de réseaux de capteurs sans fil pour l'instrumentation d'environnements complexes.

Synchronization and localization of wireless sensor networks for the instrumentation of complex environments.

• Auteur / Autrice : Benoît Perroux
• Direction : Katia Jaffres-runser
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique et Télécommunications
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (EPE ; 2025-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IRIT : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : RMESS - Réseaux, Mobiles, Embarqués, Sans fil, Satellites
• Partenaire(s) de recherche : établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)

Mots clés

Mots clés libres

Réseaux sans fil

Synchronisation

Localisation

Ultra Wide Band (UWB)

Wireless sensor networks

Synchronization

Localization

Wsn

Uwb

Résumé

Les travaux proposés dans cette thèse s'articulent autour de la problématique de la synchronisation et de la localisation d'équipements de mesure, possiblement hétérogènes, dans le but de caractériser le comportement d'environnements complexes. La proposition s'intéresse plus particulièrement aux solutions de synchronisation et de localisation qui s'appuient sur des réseaux de communications sans-fils afin de simplifier le déploiement de ces réseaux. Deux cas d'étude seront investigués : i) le déploiement d'un réseau de microphones pour la détection spatiale de sources sonores ; ii) le déploiement d'un réseau de capteurs de vibration pour la caractérisation du profil vibratoire en trois dimensions d'un système donné. Dans les deux cas, l'objet de la mesure est la résultante de phénomènes vibratoires complexes qui, en matière d'acquisition, nécessitent une synchronisation des capteurs de mesure avec une précision donnée et un besoin de localisation automatique des points de mesure dans l'environnement. L'objectif de ce sujet de thèse est de proposer une méthodologie pour définir conjointement une solution de synchronisation et de localisation adaptée aux contraintes de l'application d'instrumentation envisagée, et pour laquelle les capteurs sont possiblement hétérogènes dans leurs caractéristiques techniques (architecture, technologies de communication, etc). De plus, il est envisagé des scénarios de déploiement où un nombre important de dispositifs d'acquisition est nécessaire (de l'ordre de la dizaine à la centaine de capteurs sans-fil).

The work proposed in this thesis revolves around the issue of synchronizing and locating measurement equipment, which may be heterogeneous, in order to characterize the behavior of complex environments. The proposal focuses particularly on synchronization and localization solutions that rely on wireless communication networks to simplify the deployment of these networks. Two case studies will be investigated: i) the deployment of a microphone network for spatial detection of sound sources; ii) the deployment of a network of vibration sensors for three-dimensional vibrational profiling of a given system. In both cases, the object of measurement is the result of complex vibrational phenomena which, in terms of acquisition, require synchronization of the measurement sensors with a specified precision and a need for automatic localization of the measurement points in the environment. The objective of this thesis topic is to propose a methodology for jointly defining a synchronization and localization solution adapted to the constraints of the envisaged instrumentation application, and for which the sensors may be heterogeneous in their technical characteristics (architecture, communication technologies, etc.). Additionally, scenarios are considered where a significant number of acquisition devices are required (on the order of tens to hundreds of wireless sensors).