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open science

# Techniques de communication numériques au service des systèmes de transports intelligents

Yassin El Hillali

► To cite this version:

Yassin El Hillali. Techniques de communication numériques au service des systèmes de transports intelligents. Electronique. Université Polytechnique Hauts-de-France, 2018. tel-03997424

HAL Id: tel-03997424

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Submitted on 20 Feb 2023

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HABILITATION À DIRIGER DES RECHERCHES

présentée à
l'UNIVERSITÉ POLYTECHNIQUE HAUTS-DE-FRANCE

par
Yassin ELHILLALI

**Laboratoire d'accueil** : Institut d'Électronique de Microélectronique et de Nanotechnologie, Département Opto-Acousto-Électronique (IEMN/DOAE) – UMR CNRS 8520

Techniques de communications numériques au service des systèmes de transports intelligents

Soutenue le 11/12/2018, devant le jury composé de :

Rapporteur (Président) **Mme GENEVIÈVE BAUDOUIN**, Professeur, L'ESIEE, Paris,

Rapporteur **Mr THIERRY CHONAVEL**, Professeur, IMT Atlantique, Brest

Rapporteur **Mme MARIA-GABRIELLA DI BENEDETTO**, Professeur, Université La Sapienza, Rome

Examinateur **Mr CHARLES TATKEU**, Directeur de Recherche, IFSTTAR

Examinateur **Mr LAURENT VERMEIREN**, Professeur LAMIH, UPHF

Examinateur **Mme ATIKA RIVENQ MENHAJ**, Professeur IEMN-DOAE, UPHF

Invité **Mr JEAN-MICHEL ROUVAEN**, Professeur IEMN-DOAE, UPHF
Dédicace

A mes chers parents,

A mon épouse et à mes enfants.

Mes frères, ma sœur
Ma famille
Et mes amis

Je dédie ce travail,
Yassin.
Remerciements

Je tiens tout d'abord à remercier le Professeur Jean-Michel Rouvaen de m'avoir ac-
cueilli dans son équipe et d'avoir accepté de diriger mes travaux de thèse de Docto-
rat. Sa disponibilité, ses conseils, ses encouragements, sa sympathie et ses qualités hu-
maines et de chercheur ont été et seront des éléments déterminants dans la réalisation
de mes travaux passés, présents et futurs. Sa rigueur ainsi que son esprit critique m'ont
toujours permis d'avancer dans les bonnes directions afin de mener à bien mes travaux
de recherche. Je voudrais particulièrement remercier le professeur Jamal Assad pour
ses enseignements et ses conseils. Il m'a toujours encouragé à avancer et facilité toutes
mes démarches.

Je voudrais aussi particulièrement adresser mes vifs remerciements à Mme. le Professeur Atika RIVENQ. Je suis très sensible à sa grandeur d'âme et à ses qualités humaines. Sa disponibilité, sa motivation, ses conseils ont été pour moi d'une grande richesse tout au long de mes travaux. La confiance qu'elle m'a accordée tout au long de ces années de recherche et la part très active qu'elle a pris dans mon encadrement, pendant et après ma thèse de Doctorat, s'est avérée essentielle après le départ en retraite de M. Rouvaen.

Je remercie M ou Mme prénoms, noms, organismes, de m'avoir fait l'honneur d'exami-
ner ce travail et d'en être les rapporteurs. Je remercie également M ou Mme prénoms,
noms, organismes, d'avoir accepté d'examiner ce travail. Je suis très honoré qu'ils aient
accepté de faire partie de mon jury de HDR.

Je tiens particulièrement et très sincèrement à remercier les chercheurs du LEOST de
l'IFFSTAR de Villeneuve d'Ascq, Mesdames Fouzia Boukour et Messieurs Charles Tat-
keu, Jean-Pierre Ghys, Marc Heddebaut, d'avoir mis à ma disposition du matériel lors
de mes différentes phases expérimentales et d'avoir, au fil des années, poursuivi une collaboration amicale et fructueuse avec le DOAE, ponctuée par plusieurs opérations de recherche et beaucoup de publications et communications scientifiques communes, ainsi que des thèses co-encadrées.

Je veux aussi signaler combien j'ai apprécié la collaboration étroite que nous avons menée avec l'équipe de chercheurs du Département d'Informatique du LAMIH de Valenciennes dirigée par M. le Professeur Smail Niar. Outre des liens d'amitié, cette collaboration a débouché sur des encadrements communs de thèses et un nombre non négligeable de publications (articles et conférences).

J'exprime aussi ma gratitude à tous mes collègues du laboratoire IEMN-DOAE ainsi que tous ceux, dont le nom n'apparaît pas ici, qui, de diverses manières, m'ont accueilli, apporté leur amitié, leur contribution scientifique, leurs conseils et leurs encouragements. Que les doctorants que j'ai encadrés reçoivent ici l'expression de ma gratitude pour avoir supporté mon autorité bienveillante et je leur adresse mes voeux de réussite dans leur carrière future.

Je remercie évidemment toute ma famille pour son irremplaçable et inconditionnel soutien, même à distance pour certains. Ils ont été là pour écarter les doutes, soigner les blessures et partager les joies. Ce travail est un peu le leur. J'adresse mes pensées particulièrement à vous, mes chers parents, mes chers frères et soeur, mon épouse, mes enfants, pour votre confiance, votre soutien, votre affection et la patience dont vous avez dû parfois faire preuve au cours de ces dernières années.

Enfin, ma reconnaissance va à tous mes amis qui m'ont manifesté leur soutien affectif tout au long de ce travail et ont rendu ces années les plus agréables possibles.
# Résumé et mots-clés

## • Résumé

Ce mémoire présente les diverses tâches d'enseignement, travaux de recherche et activités administratives que j'ai accomplies depuis la soutenance de ma thèse de Doctorat et ma nomination en tant que Maître de Conférences.

Mes activités d'enseignement devant des groupes d'étudiants (cours, travaux dirigés et pratiques) et d'encadrements de stages sont d'abord décrites. Les responsabilités que j'ai exercées dans ce cadre sont citées, ainsi que mes collaborations au niveau national et international.

Après avoir exposé rapidement mon cadre général de travail et la méthodologie des études menées, une synthèse de mes activités de recherche est ensuite fournie (publications, communications, livre, brevet, encadrement doctoral, participation à des contrats et projets). Mes responsabilités et collaborations liées à la recherche sont alors exposées, au niveau local et régional, puis national et enfin international, ainsi que mes activités de valorisation. Une liste de mes publications et communications est enfin donnée.

L'aspect recherche est encore complété par une présentation détaillée des travaux de recherche que j'ai encadrés, occasion de présenter et d'illustrer, à la fois, les thématiques choisies et les buts poursuivis. Ainsi cette partie expose les techniques d'émission et de réception électromagnétiques ou encore de localisation et de détection d'obstacles employées. La démarche suivie, de la théorie, à la conception et à la simulation de systèmes et leur syntèse à l'aide de circuits programmables, avec pour objectif final l'élaboration de prototypes ou de démonstrateurs.

Enfin, un certain nombre de développements prospectifs sont présentés, tant en matière d'anseignement que pour mes futurs travaux de recherche.
• Mots-clefs

Enseignement : Cyber-défense et sécurité de l'information, Modélisation et prototy-
page de circuits, Systèmes de transport intelligents, Traitement du signal avancé, FPGA.

Recherche : Communication et localisation dans les transports, Sytèmes radiofréquences, Communications ultra-large-bande (ULB), Communications intervéhiculaires V2V et entre véhicules et infrastructure V2I, Réseaux de capteurs, unités de traitement temps réels, FPGA.

• Abstract

This dissertation develops the various teaching tasks, research works and administra-
tive activities that i carried since the defense of my doctoral thesis and my appointment
as associate professor.

I will start by describing the classes I taught (courses, seminars, practical works) and
training courses I supervised. The responsibilities I was in charge of, on these occa-
sions, are quoted, together with my national and international collaborations.

After giving a short presentation of the general scope and methodology of the conduc-
ted studies, a summary of my research activities is then supplied (articles, communica-
tions, book, patent, doctoral thesis management, contribution to research projects and
contracts). My research responsibilities and collaborations are then emphasized at the
local, regional, national and international levels, together with my development acti-
vities. A detailed list of my published works is finally given.

The research point of view is moreover completed using a detailed presentation of the research works and theses I contributed to manage. This furnishes an opportunity to present and illustrate at once the chosen thematics, the pursued goals, the used electromagnetic emission and reception or localisation and obstacle detection techniques. This part presents also the followed approach, from theory to the conception and simulation of systems, their synthesis into programmable circuits and, finally, prototype or demonstrator construction.

In the end, some prospective developments are given, opening new ways for my future
teaching courses and research works.
• Keywords

Teaching : Cyber-defence and security of information, System modeling and prototy-
ping, Intelligent transport systems, Advanced signal processing.

Research : Communication and localisation in transport systems, Radiofrequency sys-
tems, Ultra-wideband communications (UWB), Intervehicular (V2V) and vehicle to in-
frastructure (V2I) communications, wireless Sensor networks, Real Time signal proces-
sing units.
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# Table des matières

<table><tr><td>Remerciements</td><td>i</td></tr><tr><td>Résumé et mots-clés</td><td>iii</td></tr><tr><td>Table des matières</td><td>vii</td></tr><tr><td>Table des figures</td><td>xv</td></tr><tr><td>Liste des tableaux</td><td>xix</td></tr><tr><td>1 Introduction générale</td><td>1</td></tr><tr><td>1.1 Avant-propos</td><td>1</td></tr><tr><td>1.2 Curriculum vitæ</td><td>3</td></tr><tr><td>1.2.1 Etat civil</td><td>3</td></tr><tr><td>1.2.2 Fonctions actuelles</td><td>3</td></tr><tr><td>1.2.3 Diplômes et titres universitaires</td><td>4</td></tr><tr><td>1.2.4 Parcours professionnel</td><td>4</td></tr><tr><td>1.3 Plan du document</td><td>4</td></tr><tr><td>2 Activités d'enseignement</td><td>7</td></tr><tr><td>2.1 Introduction</td><td>7</td></tr><tr><td>2.2 Enseignements devant des groupes d'étudiants</td><td>8</td></tr><tr><td>2.2.1 Historique</td><td>8</td></tr><tr><td>2.2.2 Enseignements de l'année 2017-2018</td><td>8</td></tr><tr><td>2.2.3 Encadrement de stages</td><td>10</td></tr><tr><td>2.2.4 Encadrement de Projets</td><td>11</td></tr></table>
<table><tr><td>2.2.5</td><td>Collaborations internationales</td><td>15</td></tr><tr><td>2.3</td><td>Responsabilités liées à l'enseignement</td><td>16</td></tr><tr><td>2.4</td><td>Vulgarisation</td><td>17</td></tr><tr><td>2.5</td><td>Perspectives</td><td>18</td></tr><tr><td><b>3</b></td><td><b>Activités de recherche</b></td><td><b>19</b></td></tr><tr><td>3.1</td><td>Plan du chapitre</td><td>20</td></tr><tr><td>3.2</td><td>Contexte et motivation</td><td>21</td></tr><tr><td>3.3</td><td>Synthèse des résultats de recherche</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.1</td><td>Publications et communications</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.2</td><td>Encadrement doctoral</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.3</td><td>Participation à des contrats et projets de recherche</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.3.1</td><td>Contrat RAVIOLI : Projet RAdar et VIision Orientable, LIdar</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.3.2</td><td>Contrat RAVIOLI 2 : suite de RAVIOLI dans le cadre de TAT</td><td>24</td></tr><tr><td>3.3.3.3</td><td>Contrat CARVAT : Couplage Automatique des rames par Radar et Vision Artificielle pour Transports guidés</td><td>24</td></tr><tr><td>3.3.3.4</td><td>Contrat MODEASY : MOdel Driven dEsign for Automotive Safety embedded sYstem</td><td>25</td></tr><tr><td>3.3.3.5</td><td>Contrat PRIMA-CARE : Prévention de la collision Routière par association Intelligente Multi-capteurs radar, aveC gestion dynamique d'Alertes sonores, fonction du Risque Encouru</td><td>25</td></tr><tr><td>3.3.3.6</td><td>Projet LET'S GO : modeLisation vErificaTion, and SIMulation in Guided transportation cOmmunications</td><td>25</td></tr><tr><td>3.3.3.7</td><td>Contrat ANR Cyclope (en cours)</td><td>26</td></tr><tr><td>3.3.3.8</td><td>Projet INTERCOR (en cours)</td><td>27</td></tr><tr><td>3.3.3.9</td><td>Projet PHC MAGHREB TRANSVERSAL 2019 intitulé UID - RATSR : RFE</td><td>29</td></tr><tr><td>3.3.3.10</td><td>Projet ELSAT</td><td>30</td></tr><tr><td>3.3.4</td><td>Responsabilités et collaborations liées à la recherche</td><td>32</td></tr><tr><td>3.3.4.1</td><td>Au niveau local et régional</td><td>32</td></tr><tr><td>3.3.4.2</td><td>Au niveau national</td><td>34</td></tr></table>
<table><tbody><tr><td>3.3.4.3</td><td>Au niveau international</td><td>35</td></tr><tr><td>3.3.4.4</td><td>Valorisation</td><td>37</td></tr><tr><td>3.4</td><td>Plateformes</td><td>37</td></tr><tr><td>3.5</td><td>Publications et production scientifique</td><td>41</td></tr><tr><td>3.5.1</td><td>Articles dans une revue internationale avec comité de lecture</td><td>41</td></tr><tr><td>3.5.2</td><td>Conférences internationales avec comité de lecture et actes</td><td>43</td></tr><tr><td>3.5.3</td><td>Article dans une revue nationale avec comité de lecture</td><td>51</td></tr><tr><td>3.5.4</td><td>Communications Nationales avec actes</td><td>51</td></tr><tr><td>3.5.5</td><td>Chapitre de livre</td><td>52</td></tr><tr><td>3.5.6</td><td>Brevet</td><td>52</td></tr><tr><td>4</td><td>Présentation détaillée des travaux de recherche encadrés</td><td>53</td></tr><tr><td>4.1</td><td>Présentation du contexte</td><td>54</td></tr><tr><td>4.1.1</td><td>Systèmes de communication dans les transports</td><td>55</td></tr><tr><td>4.1.2</td><td>Systèmes de localisation et de détection d'obstacles</td><td>56</td></tr><tr><td>4.1.3</td><td>Intégration des systèmes au moyen de circuits logiques programmables</td><td>57</td></tr><tr><td>4.1.4</td><td>Réseaux de capteurs</td><td>57</td></tr><tr><td>4.1.5</td><td>Présentation de la suite du chapitre</td><td>58</td></tr><tr><td>4.2</td><td>Thèses soutenues</td><td>58</td></tr><tr><td>4.2.1</td><td>Thèse de SAKKILA Laila</td><td>58</td></tr><tr><td>4.2.2</td><td>Thèse de ELABED Amel</td><td>60</td></tr><tr><td>4.2.3</td><td>Thèse de KOSSONOU Ignace</td><td>61</td></tr><tr><td>4.2.4</td><td>Thèse de TAHRI Tarik</td><td>63</td></tr><tr><td>4.2.5</td><td>Thèse de TOUATI Nadjah</td><td>64</td></tr><tr><td>4.2.6</td><td>Thèse de HAMIDOUN Khadijah</td><td>66</td></tr><tr><td>4.2.7</td><td>Thèse de ELABBOUBI Adil</td><td>68</td></tr><tr><td>4.2.8</td><td>Thèse de SASSI Aymen</td><td>70</td></tr><tr><td>4.2.9</td><td>Thèse de ALOUANI Ihsen</td><td>71</td></tr><tr><td>4.2.10</td><td>Thèse de MAATOUGI Lamyae</td><td>73</td></tr><tr><td>4.2.11</td><td>Projet de Thèse de SALEM Fatma</td><td>74</td></tr><tr><td>4.2.12</td><td>Thèse de PERTUISOT Geoffroy</td><td>75</td></tr><tr><td>4.3</td><td>Thèses en cours</td><td>76</td></tr><tr><td>4.3.1</td><td>Projet de Thèse de SAHRAOUI Selima</td><td>76</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td>4.3.2</td><td>Projet de Thèse de SADLI Rahmad</td><td>76</td></tr><tr><td>4.3.3</td><td>Projet de Thèse de RIBOUH Soheyb</td><td>78</td></tr><tr><td>4.3.4</td><td>Projet de Thèse de DIDOUH Ahmed</td><td>79</td></tr><tr><td>4.3.5</td><td>Projet de Thèse de KIASSI Mouad</td><td>80</td></tr><tr><td>5</td><td>Conclusion générale et perspectives</td><td>83</td></tr><tr><td>5.1</td><td>Conclusion générale</td><td>83</td></tr><tr><td>5.2</td><td>Perspectives</td><td>84</td></tr><tr><td>5.2.1</td><td>Continuation et développement des axes actuels</td><td>84</td></tr><tr><td>5.2.2</td><td>Projets concernant les transports intelligents</td><td>85</td></tr><tr><td>5.2.3</td><td>Initiative IEMN concernant le projet phare de "Télécoms UHD"</td><td>86</td></tr><tr><td>5.2.4</td><td>Action "Miroir intelligent" - TIGA</td><td>88</td></tr></table>
# ANNEXES 88

## A Notions sur la technologie ULB 89

<table><tr><td>A.1 Contenu</td><td>89</td></tr><tr><td>A.2 La technique ULB</td><td>89</td></tr><tr><td>A.2.1 Introduction</td><td>89</td></tr><tr><td>A.2.2 Principe de la technologie ULB</td><td>90</td></tr><tr><td>A.2.3 Normalisation en ULB</td><td>91</td></tr><tr><td>A.2.3.1 Normalisation aux Etats-Unis</td><td>92</td></tr><tr><td>A.2.3.2 Normalisation en Europe</td><td>92</td></tr><tr><td>A.2.4 Les techniques de transmission pour l'UWB</td><td>94</td></tr><tr><td>A.2.5 Principaux avantages de l'IR-ULB</td><td>96</td></tr><tr><td>A.3 Les formes d'ondes ultra large bande</td><td>97</td></tr><tr><td>A.3.1 L'impulsion gaussienne et ses dérivées</td><td>98</td></tr><tr><td>A.3.2 Les polynômes orthogonaux - Fonctions de Gegenbauer Modifiées (MGF)</td><td>100</td></tr><tr><td>A.4 Les techniques de modulation ULB-IR</td><td>102</td></tr><tr><td>A.4.1 Modulations associées à l'ULB-IR</td><td>102</td></tr><tr><td>A.4.1.1 La modulation de position (PPM)</td><td>102</td></tr><tr><td>A.4.1.2 La modulation antipodale (BPSK)</td><td>102</td></tr><tr><td>A.4.1.3 La modulation d'amplitude (PAM)</td><td>104</td></tr><tr><td>A.4.2 Les nouvelles modulations M-OAM</td><td>104</td></tr><tr><td>A.4.2.1 La modulation 4-OAM</td><td>105</td></tr><tr><td>A.4.2.2 La modulation 16-OAM</td><td>106</td></tr><tr><td>A.4.2.3 La modulation 64-OAM</td><td>107</td></tr><tr><td>A.4.3 Les techniques de multiplexage proposées</td><td>109</td></tr><tr><td>A.4.3.1 La technique de simple étalement ULB</td><td>110</td></tr><tr><td>A.4.3.2 La technique d'étalement séquentiel de spectre à deux codes ULB (ESS2-ULB)</td><td>112</td></tr><tr><td>A.4.3.3 La technique CPM-ULB (Code Position Modulation)</td><td>112</td></tr><tr><td>A.4.3.4 La technique 2π M-ULB</td><td>114</td></tr><tr><td>A.4.3.5 La technique 2π CPM</td><td>114</td></tr><tr><td>A.4.3.6 Les techniques de multiplexage "haut débit"</td><td>115</td></tr></table>
<table><tbody><tr><td>A.5</td><td>Réalisations expérimentales</td><td>120</td></tr><tr><td>A.5.1</td><td>Le dispositif expérimental</td><td>120</td></tr><tr><td>A.5.1.1</td><td>Le générateur</td><td>121</td></tr><tr><td>A.5.1.2</td><td>Les antennes</td><td>121</td></tr><tr><td>A.5.1.3</td><td>L'amplificateur</td><td>123</td></tr><tr><td>A.5.1.4</td><td>L'oscilloscope</td><td>123</td></tr><tr><td>A.5.2</td><td>Résultats expérimentaux</td><td>124</td></tr><tr><td>A.5.2.1</td><td>Le système M-AOM</td><td>124</td></tr><tr><td>A.5.2.2</td><td>Mesures et expérimentations des nouvelles techniques de multiplexage</td><td>127</td></tr><tr><td>A.6</td><td>Nouveau système multi-utilisateur ULB basé sur les modulations M-OAM</td><td>135</td></tr><tr><td>A.6.1</td><td>Principe du nouveau système ultra large bande multi-utilisateurs DS-MGF-ULB</td><td>136</td></tr><tr><td>A.6.2</td><td>Évaluation des performances du système M-OAM sous l'effet des canaux IEEE et les nouvelles solutions de récepteurs</td><td>137</td></tr><tr><td>A.6.3</td><td>Canaux de propagation ULB</td><td>138</td></tr><tr><td>A.6.4</td><td>Évaluation des performances du système M-OAM sous l'effet des canaux IEEE</td><td>139</td></tr><tr><td>A.6.4.1</td><td>L'effet des canaux IEEE 803.15.3a</td><td>139</td></tr><tr><td>A.6.4.2</td><td>L'effet des canaux IEEE 803.15.4a</td><td>140</td></tr><tr><td>A.6.5</td><td>Amélioration des performances du système M-OAM</td><td>141</td></tr><tr><td>A.6.5.1</td><td>Les performances du système M-OAM dans le cas du récepteur RAKE</td><td>141</td></tr><tr><td>A.6.5.2</td><td>Les performances du système M-OAM dans le cas de l'égalisation MMSE</td><td>143</td></tr><tr><td>A.6.5.3</td><td>Évaluation des performances du système DS-MGF-OAM sous l'effet des canaux IEEE et de l'égalisation MMSE</td><td>145</td></tr><tr><td>A.7</td><td>Conclusion</td><td>147</td></tr><tr><td>B</td><td>Généralités sur les systèmes de localisation et de détection d'obstacles</td><td>149</td></tr><tr><td>B.1</td><td>Notions fondamentales sur les systèmes de localisation</td><td>151</td></tr><tr><td>B.1.1</td><td>Le repère</td><td>152</td></tr><tr><td>B.1.2</td><td>Le support de transmission</td><td>152</td></tr><tr><td>B.1.3</td><td>Les éléments du processus de localisation</td><td>153</td></tr></tbody></table>
<table><tbody><tr><td>B.1.4</td><td>Les observables ou paramètres de position</td><td>155</td></tr><tr><td>B.1.5</td><td>Méthodes de base de positionnement</td><td>155</td></tr><tr><td>B.1.6</td><td>Infrastructure et protocoles de positionnement</td><td>155</td></tr><tr><td>B.2</td><td>Les différents critères d'évaluation des performances de localisation</td><td>157</td></tr><tr><td>B.3</td><td>Les sources d'erreur du système de localisation</td><td>158</td></tr><tr><td>B.4</td><td>Les métriques et méthodes de localisation</td><td>160</td></tr><tr><td>B.4.1</td><td>La métrique de l'angle d'arrivée</td><td>161</td></tr><tr><td>B.4.2</td><td>La métrique de la puissance du signal reçu</td><td>161</td></tr><tr><td>B.4.3</td><td>La métrique du temps d'arrivée</td><td>163</td></tr><tr><td>B.4.4</td><td>La métrique de la différence de temps d'arrivée</td><td>164</td></tr><tr><td>B.4.5</td><td>Les métriques hybrides</td><td>168</td></tr><tr><td>B.5</td><td>Les méthodes de localisation</td><td>171</td></tr><tr><td>B.6</td><td>Système de positionnement en milieu confiné utilisant les techniques ULB176</td><td>176</td></tr><tr><td>B.6.1</td><td>Introduction</td><td>176</td></tr><tr><td>B.6.2</td><td>Le bloc émetteur</td><td>177</td></tr><tr><td>B.6.2.1</td><td>Paramètres du signal de positionnement</td><td>177</td></tr><tr><td>B.6.2.2</td><td>Techniques de codage pour l'accès multiple</td><td>179</td></tr><tr><td>B.6.3</td><td>Méthode de localisation</td><td>181</td></tr><tr><td>B.6.3.1</td><td>Détection du premier trajet</td><td>182</td></tr><tr><td>B.6.3.2</td><td>Algorithme de localisation</td><td>183</td></tr><tr><td>B.6.3.3</td><td>Algorithme 3-D</td><td>185</td></tr><tr><td>C</td><td>Intégration des systèmes au moyen de circuits logiques programmables</td><td>189</td></tr><tr><td>C.1</td><td>Introduction</td><td>190</td></tr><tr><td>C.2</td><td>Présentation des composants électriques : FPGA, CAN, CNA</td><td>191</td></tr><tr><td>C.2.1</td><td>FPGA</td><td>193</td></tr><tr><td>C.2.1.1</td><td>Présentation du composant FPGA</td><td>193</td></tr><tr><td>C.2.1.2</td><td>La carte de traitement</td><td>194</td></tr><tr><td>C.2.1.3</td><td>Description du convertisseur Numérique/Analogique</td><td>197</td></tr><tr><td>C.2.1.4</td><td>Description du convertisseur Analogique/Numérique</td><td>198</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td>C.3 Synthèse d'un système ULB</td><td>200</td></tr><tr><td>C.3.1 Architecture globale du système</td><td>200</td></tr><tr><td>C.3.2 Synthèse du corrélateur</td><td>205</td></tr><tr><td>C.3.2.1 Problème de la limite d'échantillonnage</td><td>205</td></tr><tr><td>C.3.3 Architecture parallèle</td><td>206</td></tr><tr><td><strong>Bibliographie</strong></td><td><strong>211</strong></td></tr></table>
# Table des figures

<table><tr><td>2.1</td><td>photo d'un des drones construit par les étudiants</td><td>13</td></tr><tr><td>2.2</td><td>L'objectif de la plateforme Tidicart</td><td>14</td></tr><tr><td>2.3</td><td>photo de l'imprimante 3D construite par les étudiants</td><td>15</td></tr><tr><td>3.1</td><td>Interaction entre les cyclistes et le bus, les angles morts du bus.</td><td>27</td></tr><tr><td>3.2</td><td>les partenaires du projet, et le tracé du corridor prévu.</td><td>28</td></tr><tr><td>3.3</td><td>Quelques équipements de la plateforme UWB</td><td>38</td></tr><tr><td>3.4</td><td>photo de la plateforme Syfra</td><td>39</td></tr><tr><td>3.5</td><td>a :RSU ; b :OBU ; c :l'interface de gestion de la plateforme ITS-COM</td><td>40</td></tr><tr><td>3.6</td><td>Plan de déploiement des RSU sur le campus et sur la voie publique.</td><td>40</td></tr><tr><td>A.1</td><td>Régulation initiale de la FCC.</td><td>92</td></tr><tr><td>A.2</td><td>Régulation de la FCC en 2002.</td><td>93</td></tr><tr><td>A.3</td><td>La première régulation de l'ETSI.</td><td>93</td></tr><tr><td>A.4</td><td>Progression des réglementations ULB en Europe établies par l'ETSI, se-conde proposition de 2005.</td><td>94</td></tr><tr><td>A.5</td><td>Progression des réglementations ULB en Europe établies par l'ETSI, pro-position de 2007.</td><td>95</td></tr><tr><td>A.6</td><td>La représentation temporelle des impulsions gaussienne, monocycle, et doublet.</td><td>99</td></tr><tr><td>A.7</td><td>La représentation fréquentielle des impulsions gaussienne, monocycle, et doublet.</td><td>99</td></tr><tr><td>A.8</td><td>La représentation temporelle des quatre premières impulsions modifiées de Gegenbauer.</td><td>101</td></tr><tr><td>A.9</td><td>La modulation PPM.</td><td>103</td></tr></table>
<table>
  <tbody>
    <tr>
      <td>A.10 La modulation BPSK.</td>
      <td>103</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.11 L'algorithme de décodage des signaux modulés en 4-OAM.</td>
      <td>106</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.12 L'algorithme de décodage des signaux modulés en 16-OAM.</td>
      <td>107</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.13 Performances des modulations M-OAM en terme de BER.</td>
      <td>109</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.14 Architecture interne du système proposé.</td>
      <td>110</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.15 Signal envoyé avec la technique simple étalement.</td>
      <td>110</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.16 Algorithme de la chaîne de transmission avec la technique simple étalement.</td>
      <td>111</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.17 Signal envoyé avec la technique ESS2.</td>
      <td>112</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.18 Algorithme d'émission et de réception de la technique ESS2.</td>
      <td>113</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.19 Trame générée avec la technique CPM.</td>
      <td>113</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.20 Signal envoyé codé par la technique 2πM-ULB.</td>
      <td>114</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.21 Algorithme de réception de la technique 4 – 2πPSM.</td>
      <td>116</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.22 Principe de la technique 2πOAM2.</td>
      <td>117</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.23 Algorithme de réception de la technique 2πOAM2.</td>
      <td>118</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.24 Signal envoyé codé par la technique 2πOAM1.</td>
      <td>118</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.25 Algorithme de réception de la technique 2πOAM1.</td>
      <td>119</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.26 Résultats BER en fonction du SNR pour la technique 2πOAM1.</td>
      <td>119</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.27 Schéma synoptique du système de communication ULB réalisé.</td>
      <td>120</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.28 Le générateur d'impulsions.</td>
      <td>121</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.29 Les types d'antennes.</td>
      <td>122</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.30 L'amplificateur.</td>
      <td>123</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.31 L'oscilloscope.</td>
      <td>124</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.32 La séquence d'apprentissage.</td>
      <td>125</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.33 La référence 2.</td>
      <td>126</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.34 La modulation 4-OAM.</td>
      <td>126</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.35 Le signal 4-OAM final.</td>
      <td>127</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.36 Schéma descriptif du système interrogateur/répondeur.</td>
      <td>128</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.37 Schéma descriptif du système interrogateur/répondeur modifié.</td>
      <td>128</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.38 Les références.</td>
      <td>129</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.39 Algorithme général de réception.</td>
      <td>130</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.40 La technique ESS2.</td>
      <td>131</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.41 Corrélation circulaire du signal 2πM reçu synchronisé avec la référence 2.</td>
      <td>131</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.42 Les quatre références utilisées dans la technique 2πPSM.</td>
      <td>132</td>
    </tr>
  </tbody>
</table>
<table>
  <tbody>
    <tr>
      <td>A.43 Les quatre corrélations circulaires du signal 2&pi;PSM reçu synchronisé avec les quatre références.</td>
      <td>133</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.44 Signal 2&pi;OAM à 2 séquences à 2 états reçu par l'antenne réceptrice du répondeur.</td>
      <td>134</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.45 Les deux corrélations circulaires du signal 2&pi;OAM à 2 séquences à 2 états reçu synchronisé avec : (a) la référence 21 (b) la référence 22.</td>
      <td>135</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.46 Schéma du nouveau système DS-MGF-ULB.</td>
      <td>136</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.47 Système DS-MGF avec la modulation 4-OAM.</td>
      <td>137</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.48 La chaîne de transmission M-OAM avec les canaux IEEE.</td>
      <td>139</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.49 Les performances du système M-OAM dans le cas des canaux IEEE 802.15.3a.</td>
      <td>140</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.50 Les performances du système M-OAM dans le cas des canaux IEEE 802.15.4a.</td>
      <td>140</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.51 Le schéma bloc du récepteur RAKE.</td>
      <td>142</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.52 Les performances du système M-OAM dans le cas des canaux IEEE 802.15.3a après introduction du récepteur Rake.</td>
      <td>142</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.53 L'apport du récepteur Rake sur les performances du système M-OAM dans le cas des canaux IEEE 802.15.4a.</td>
      <td>143</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.54 L'égaliseur MMSE.</td>
      <td>144</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.55 La contribution de l'égalisation MMSE dans le cas des canaux IEEE 802.15.4a.</td>
      <td>144</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.56 L'effet des canaux IEEE.802.15.4a sur le système d'accès multiple DS-MGF-OAM.</td>
      <td>146</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>A.57 La contribution de l'égalisation MMSE dans l'amélioration des performances du système DS-MGF-OAM.</td>
      <td>146</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>B.1 Principe du positionnement endogène.</td>
      <td>153</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>B.2 Principe du positionnement exogène.</td>
      <td>154</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>B.3 Schéma bloc du processus de localisation ou de positionnement.</td>
      <td>154</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>B.4 Méthode de l'inter-corrélation généralisée pour l'estimation des TDOA.</td>
      <td>167</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>B.5 Schéma de principe de la triangulation.</td>
      <td>171</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>B.6 Méthode de localisation par trilatération.</td>
      <td>173</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>B.7 Méthode de localisation par multilatération.</td>
      <td>175</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>B.8 Example de lieu géométrique de multilatération.</td>
      <td>175</td>
    </tr>
  </tbody>
</table>
<table><tr><td>B.9</td><td>Architecture générale du sytème de localisation.</td><td>177</td></tr><tr><td>C.1</td><td>Architecture générale des systèmes.</td><td>192</td></tr><tr><td>C.2</td><td>Schéma bloc de la carte porteuse ADC-EMC.</td><td>192</td></tr><tr><td>C.3</td><td>Le fonctionnement interne d'un FPGA.</td><td>194</td></tr><tr><td>C.4</td><td>La conception logique et la génération du flux binaire.</td><td>195</td></tr><tr><td>C.5</td><td>Schéma bloc de la carte de traitement ADM-XRC-5T1.</td><td>196</td></tr><tr><td>C.6</td><td>La carte XRM-DAC-D4/1G.</td><td>197</td></tr><tr><td>C.7</td><td>Schéma bloc de la carte CAN XRM-ADC-S4/3G.</td><td>199</td></tr><tr><td>C.8</td><td>Architecture générale d'implémentation sur FPGA.</td><td>201</td></tr><tr><td>C.9</td><td>Architecture du récepteur d'un système de communication ULB.</td><td>201</td></tr><tr><td>C.10</td><td>Diagramme de décodage.</td><td>203</td></tr><tr><td>C.11</td><td>Algorithme de développement VHDL pour la modulation 4_OAM.</td><td>204</td></tr><tr><td>C.12</td><td>Décimation réalisée par le CAN (M = 4).</td><td>207</td></tr><tr><td>C.13</td><td>Architecture parallèle de la corrélation (N = 8 et M = 4).</td><td>208</td></tr><tr><td>C.14</td><td>Bloc de sous-corrélation de l'architecture parallèle (N=8).</td><td>208</td></tr></table>
# Liste des tableaux

<table><tr><td>3.1</td><td>Liste des thèses encadrées.</td><td>23</td></tr><tr><td>A.1</td><td>Les symboles de la modulation 4-OAM.</td><td>105</td></tr><tr><td>A.2</td><td>Les symboles de la modulation 64-OAM.</td><td>108</td></tr><tr><td>A.3</td><td>Comparaison des performances des techniques étudiées.</td><td>115</td></tr><tr><td>B.1</td><td>Vue générale sur les méthodes de base de positionnement.</td><td>156</td></tr><tr><td>B.2</td><td>Paramètre N<sub>d</sub> en fonction de l'environnement.</td><td>162</td></tr><tr><td>B.3</td><td>Les fonctions de transfert GCC.</td><td>168</td></tr><tr><td>B.4</td><td>Tableau récapitulatif des principales métriques de localisation.</td><td>170</td></tr></table>
<figure><img src="image_4.png" /></figure>
# Chapitre 1

## Introduction générale

### Sommaire

<table><tr><td>1.1</td><td>Avant-propos</td><td>1</td></tr><tr><td>1.2</td><td>Curriculum vitæ</td><td>3</td></tr><tr><td>1.2.1</td><td>Etat civil</td><td>3</td></tr><tr><td>1.2.2</td><td>Fonctions actuelles</td><td>3</td></tr><tr><td>1.2.3</td><td>Diplômes et titres universitaires</td><td>4</td></tr><tr><td>1.2.4</td><td>Parcours professionnel</td><td>4</td></tr><tr><td>1.3</td><td>Plan du document</td><td>4</td></tr></table>

### 1.1 Avant-propos

Le mémoire d'habilitation à diriger des recherches, bien que certains éléments de son contenu aient été définis comme obligatoires, laisse beaucoup de liberté à son rédacteur quant à la présentation et au degré de développement des diverses parties. Tout est affaire de ressenti personnel et de modération pour ne pas noyer le lecteur sous une foule de détails, tout en lui fournissant une information suffisante pour comprendre et correctement évaluer les travaux et activités présentés. C'est l'occasion pour un
enseignant-chercheur d'effectuer un retour sur ses premières années de carrière en enseignement, recherche et tâches administratives et de montrer, si possible, la cohérence, sinon la nature fructueuse des interactions entre elles. Les activités de recherche sont le fruit d'un projet d'ensemble plus ou moins élaboré dans ses grandes lignes, dont le déroulement ne peut être linéaire et doit être régulièrement révisé. De nombreux facteurs externes viennent interférer dans le déroulement de tous ces travaux : évolution des matières enseignées dans leur contenu et leur nature, modification des responsabilités assumées, développement et extinction de collaborations scientifiques ou de contrats de recherche. C'est en gardant toutes ces remarques à l'esprit que j'ai abordé le long et pénible travail de rédaction du présent mémoire.

Les domaines du transport, de la mobilité et de la logistique sont des piliers du développement économique de la région Hauts-de-France, territoire d'ancrage des compétences du pôle de compétitivité des transports i-Trans. Ils ont permis à l'Université Polytechnique Hauts-de-France de s'inscrire dans une dynamique régionale active porteuse de retombées socio-économiques. Alors naturellement mes travaux de recherche et ceux de mon groupe gravitent autour des systèmes de transports intelligents. Les systèmes ITS regroupent plusieurs thématiques en plein essor actuellement :

* Le véhicule connecté ou autonome

* Les systèmes embarqués temps réel

* La cyber sécurité

* La route intelligente

* Les services logistiques et de gestion de traffic

Les actions de recherche que j'ai menées ou que j'envisage de traiter sont fortement liées à ces thématiques. Outre les matières de base, mes activités d'enseignement sont en parfaite corrélation avec les évolutions constatées ou réalisées durant ces activités de recherche. Nous avons ainsi développé plusieurs outils innovants : Des unités de traitement du signal avancées (temps réels, reconfigurables, efficaces, ...), des algoritmes basés sur l'Intelligence Artificielle, Des récepteurs définis par logiciel (Software Define radio), Techniques radar à identification d'obstacles, techniques ULB haut débit, des liens full Duplex V2V, des codages pour la cryptographie, ...
# 1.2 Curriculum vitæ

## 1.2.1 Etat civil

<table><tr><td>Nom</td><td>EL HILLALI</td></tr><tr><td>Prénom</td><td>Yassin</td></tr><tr><td>Date de naissance</td><td>19 juillet 1979</td></tr><tr><td>Nationalité</td><td>Française</td></tr><tr><td>Lieu de naissance</td><td>Chemaïa (Maroc)</td></tr><tr><td>Situation familiale</td><td>Marié, 2 enfants</td></tr><tr><td>Coordonnées</td><td>860 rue des Arcins, 59310 Beuvry la forêt</td></tr></table>

## 1.2.2 Fonctions actuelles

<table><tr><td>Poste</td><td>Maître de Conférences (depuis septembre 2007)</td></tr><tr><td>Établissement</td><td>IUT DE Valenciennes</td></tr><tr><td>Departement</td><td>GEII</td></tr><tr><td>Laboratoire</td><td>IEMN (Institut d'électronique de microélectronique et de nanotechnologie)</td></tr><tr><td>Coordonnées (1)</td><td>IEMN /DOAE<br>UVHC le mont Houy<br>59310 Aulnoy-lez-valenciennes<br>03.27.51.13.65</td></tr><tr><td>Coordonnées (2)</td><td>Batiment Wateau<br>UVHC le mont Houy<br>59310 Aulnoy-lez-valenciennes</td></tr></table>
### 1.2.3 Diplômes et titres universitaires

<table><tr><td>2002/2005</td><td>Doctorat en Électronique Université de Valenciennes.<br/>Intitulée :" Étude et réalisation d'un système de communication et de localisation, basé sur les techniques d'étalement de spectre, dédié aux transports guidés" Directeur de thèse : Professeur J.M. Rouvaen.</td></tr><tr><td>2001/2002</td><td>DEA électronique option Télécommunications (Major avec Mention Trés Bien) ISTV, Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis</td></tr><tr><td>1999/2001</td><td>Maîtrise és Sciences et techniques IEEA (Informatique Electronique Electrotechnique Automatique) (Major avec Mention A.Bien) Faculté des Sciences et Techniques de Marrakech (Maroc)</td></tr><tr><td>2001/2002</td><td>DEUG Math/Physique (Mention A.Bien) Faculté des Sciences Semlalia de Marrakech</td></tr></table>

### 1.2.4 Parcours professionnel

<table><tr><td>Depuis 2007</td><td>MCF à l IUT GEii de l Université de Valenciennes</td></tr><tr><td>2006/2007</td><td>ATER à mi-temps à l IUT GEii à l Université de Valenciennes.</td></tr><tr><td>2005/2006</td><td>ATER à mi-temps à l IUT informatique de Valenciennes (Antenne de Maubeuge).</td></tr><tr><td>2002/2005</td><td>Allocataire (Bourse Ministérielle) et Moniteur à Université de Valenciennes pendant trois ans (Septembre 2002 à Aout 2005)</td></tr></table>

## 1.3 Plan du document

Le second chapitre est consacré à la présentation des aspects relatifs à l'enseignement. Le troisième chapitre traite les aspects généraux concernant la recherche. Il est à noter que les aspects relatifs aux tâches administatrives sont incorporés dans les deux chapitres précédents. Le chapitre 3 se termine par une liste de mes travaux (publications, communications, brevets).

Les travaux de recherche que j'ai encadrés seront ensuite présentés dans le chapitre 4, avec le support de quatre annexes.
La conclusion générale fait l'objet du dernier chapitre, après lequel sont placées les Annexes.

En fin de manuscrit figure une bibliographie contenant toutes les références introduites dans le texte.
<figure><img src="image_5.png" /></figure>
# Chapitre 2

## Activités d'enseignement

### Sommaire

<table><tr><td>2.1</td><td>Introduction</td><td>7</td></tr><tr><td>2.2</td><td>Enseignements devant des groupes d'étudiants</td><td>8</td></tr><tr><td>2.2.1</td><td>Historique</td><td>8</td></tr><tr><td>2.2.2</td><td>Enseignements de l'année 2017-2018</td><td>8</td></tr><tr><td>2.2.3</td><td>Encadrement de stages</td><td>10</td></tr><tr><td>2.2.4</td><td>Encadrement de Projets</td><td>11</td></tr><tr><td>2.2.5</td><td>Collaborations internationales</td><td>15</td></tr><tr><td>2.3</td><td>Responsabilités liées à l'enseignement</td><td>16</td></tr><tr><td>2.4</td><td>Vulgarisation</td><td>17</td></tr><tr><td>2.5</td><td>Perspectives</td><td>18</td></tr></table>

### 2.1 Introduction

Dans ce chapitre sont regroupées les tâches d'enseignement que j'ai eu l'occasion d'accomplir en parallèle de la réalisation de mon doctorat, puis en tant que Maître de Conférences : cours magistraux, dirigés et pratiques, encadrement de stages, responsabilités diverses et collaborations avec d'autres Universités ou organismes.
## 2.2 Enseignements devant des groupes d'étudiants

### 2.2.1 Historique

En parallèle avec la préparation de ma thèse de doctorat, j'ai assuré quelques séances de travaux pratiques et dirigés dans les domaines de la physique, de l'électronique, des systèmes numériques de télécommunication et de traitement du signal, dans le cadre d'un monitorat de 3 ans et de 2 années d'Attaché Temporaire d'Enseignement et de Recherche à mi-temps à l'Institut Universitaire de Technologie de l'Université de Valenciennes, dans le Département d'Informatique puis dans le Département de Gé- nie Électrique et Informatique Industrielle (GE2I).

J'ai été nommé Maître de conférences à l'Institut Universitaire de Technologie de l'Uni- versité de Valenciennes dans le Département GE2I en septembre 2007. J'ai assuré de- puis des enseignements divers tant dans leur nature, que dans les disciplines traitées et les niveaux d'étude. J'ai aussi assumé les tâches administratives liées à ces enseigne- ments.

En particulier, dès mes débuts, j'ai assuré à titre transitoire (presqu'une année et demi) la gestion de l'atelier GE2I dont celui d'un service de conception et de réalisation de systèmes logiques à partir de cicuits programmables FPGA (Field Programmable Gate Arrays), en attendant l'arrivée d'un professeur technique associé issu de l'enseigne- ment secondaire destiné à me succéder dans ces tâches, puis en l'aidant durant sa pé- riode de mise en route. Ces enseignements ont été enrichis par leur rapport étroit, voire leur synergie, avec mes travaux de recherche aussi bien en télécommunications qu'en prototypage de systèmes à l'aide de circuits numériques programmables. J'ai aussi eu l'opportunité d'assurer la responsabilité pédagogique de la License Professionnelle par apprentissage EICET (Electronique, Informatique, Communications Embarquées appliquées aux Transports).

### 2.2.2 Enseignements de l'année 2017-2018

A titre informatif, je donne ci-dessous le détail des enseignements dont je suis chargé pour la présente année scolaire, qui correspondent à un horaire total équivalent à 250 heures de Travaux Dirigés.
Une part de mon service est effectuée au sein du Département GE2I de l'IUT de Valenciennes. Elle comprend des enseignements de base :

* TD et TP d'Électronique,

* TD et TP d'Informatique Industrielle,

* Cours et TD de Gestion de Projet *.

* Cours, TD et TP de Traitement du Signal par DSP (Digital Signal Processor).

* Cours, TD et TP Domotique*.

* TD et TP programmation smartphone *.

* Réalité virtuelle et Automatisme * . Les TP sont sous la forme de jeux sérieux (serious games).

Le reste de mes enseignements se déroule au sein de l'Institut des Sciences et Techniques de Valenciennes, dans le cadre du Master Ingéniérie des Sytèmes Embarqués et Communications Mobiles (ISECOM) :

* Cours, TD et TP de Traitement du Signal Avancé *,

* Cours et TD de Communications dans les Systèmes de Transport Intelligents *,

* TD et TP d'Architecture des multiprocesseurs*,

et du Master Cyber-Défense et Sécurité de l'Information (CDSI) :

* Cours, TD et TP de Sécurité dans les Objets Mobiles Communicants *,

* Cours et TP de Sécurité dans les Systèmes Électromagnétiques *.

* TP de Radio intelligente et logicielle *.

La plupart des enseignements cités précédemment (marqués par une étoile) sont nouveaux et j'ai eu l'opportunité de les créer et de les mettre en place. Ces enseignements sont spécifiques et ont nécessité beaucoup d'investigation théorique et technique de ma part pour la mise en place et la veille technologique.

<footnote>* cours élaborées par mes soins.</footnote>
### 2.2.3 Encadrement de stages

J'ai eu l'opportunité d'encadrer plusieurs stages et projets de master, nationaux et internationaux, dont les thèmes découlaient principalement de mes activités de recherche, par exemple :

*en 2013*

Encadrement de deux stages de Master Professionnel, le premier sur l'implémentation d'un émetteur à débit variable basé sur la technologie ultra-large bande (ULB) sur une plateforme FPGA (étudiant Nur Cahyono Kushardianto, Université de Valenciennes), le second sur l'implémentation d'un récepteur à débit variable basé également sur la technologie ULB sur une plateforme FPGA (étudiant Sadli Rahmad, Université de Valenciennes).

Suite à ces travaux, nous avons réalisé un POC d'un système de communication fonctionnant en temps réel basé sur des composants FPGA.

Encadrement d'un stage de fin d'études d'ingénieur portant sur l'étude et la conception d'un radar à entrées et sorties multiples (MIMO) combinant les techniques ULB et de multiplexage en fréquence (OFDM) (étudiante Sara Iben Jellal, École Nationale des Sciences Appliquées d'El Jadida, Maroc).

*en 2014*

Encadrement de deux stages de Master Professionnel, le premier sur la réalisation d'une tête radiofréquences (RF) end-to-end pour un système de contrôle santé non destructif (étudiant Donchieu Cédric, Université de Valenciennes), le second sur l'étude d'un radar identifiant des cibles, basé sur la technologie ULB OFDM (étudiant Oualid AFIF, Université de Valenciennes).

Encadrement d'un stage de fin d'études d'Ingénieur sur l'implémentation d'un émetteur à débit variable basé sur la technologie ULB sur une plateforme FPGA (étudiant Saad Allah Nabaoui, École Nationale des Sciences Appliquées de Marrakech, Maroc). J'ai encadré le stage de deux étudiants en licence. Leurs travaux constituaient à modéliser un drone via MATLAB/SIMULINK. Le but étant de préparer une nouvelle thématique pour les projets Master et DUT autour des drones. (XIA Yu, XU Fengye : UVHC) *en 2015*

Encadrement de deux stages de Master Professionnel, le premier sur le diagnostic à
distance des informations CAN sur véhicule routier (étudiant Labiod Mohamed Aymen, Université d'ANABA, Algérie), le second sur l'étude et la réalisation d'un radar OFDM-UWB pour l'aide à la conduite routière (étudiante Zerdazi Imene, Université d'ANABA, Algérie). Encadrement d'un stage de fin d'études d'Ingénieur sur le contrôle de structures par capteurs ultrasonores interdigités pilotés par RFID (étudiant Amine Jaouad, École Nationale des Sciences Appliquées d'El Jadida, Maroc).

en 2017

j'ai encadré le stage d'un étudiant en Master professionnel en collaboration avec NO-KIA. Le but est de concevoir un drone pour cartographier en 3D la couverture du réseau 4G et les niveaux de réception du signal (Sofiane Bouguerab UVHC). Nous avons développé le système de captation des données ainsi qu'un système de planification intelligent de la trajectoire du drone.

### 2.2.4 Encadrement de Projets

Dans toutes les formations que nous proposons les étudiants sont amenés à travailler sur des projets pour les impliquer dans un processus d'apprentissage actif. J'ai proposé plusieurs projets à mes étudiants qui préparent des diplômes différents DUT, L3, LP et Master. J'ai essayé de faire collaborer des étudiants de différentes formations sur le même sujet pour que chacun puisse enrichir le projet avec ses compétences distinctives. Certains projets ont été effectués avec une mise en situation industrielle. En fonction de la formation qu'il prépare, chaque étudiant va se voir affecter un rôle particulier qu'il va endosser. (Chef de projet, architecte, développeur, technicien, Pentester "Personne chargée de tester la sécurité d'un système d'information" ...). Voici quelques exemples de ces projets :

* **Syfra** : J'avais proposé le projet de réaliser un système de diagnostic de véhicule à distance dans le cadre de la plateforme Syfra (pour plus d'informations voir section 3.4 page 37). Nous avons segmenté le projet en plusieurs parties : la conception de la carte électronique embarquée dans la voiture, programmer le microcontrôleur de la carte, et concevoir une application sur smartphone pour interagir avec la voiture via la carte électronique. J'ai proposé chaque partie à des étudiants de formations hétérogènes, chaque étudiant participe avec ses compétences
tences particulières :

- La conception de la carte électronique a été confiée à des étudiants en master ISECOM.

- La carte embarque un microcontrôleur ARM avec un contrôleur, transceiver CAN ainsi qu'une connectivité WIFI.

- La réalisation de la carte ainsi conçue a été prise en charge par des étudiants en L3.

- La programmation du Firmware a été la tâche d'un deuxième groupe en master spécialisé dans les systèmes embarqués.

- En parallèle, j'ai confié le développement d'une application sur Android à un autre groupe d'étudiants, ils ont programmé l'application en JAVA.

Une fois que le système a été réalisé et testé, nous l'avions confié à un groupe d'étudiants en Master CDSI avec un seul but : prendre le contrôle de la voiture en exploitant les failles du système que nous avons greffé au véhicule. Leurs travaux ont été couronnés de succès puisqu'ils ont réussi de prendre le contrôle de la voiture. Les travaux de ce dernier groupe ont été conclus par la rédaction de recommandations à court et à long terme. Les premières ont pour but de compler les failles actuelles du système, les deuxièmes proposent des idées pour la création d'un nouveau système sécurisé dès sa conception (Secure by design). Le nouveau système est en train d'être réalisé dans le cadre de projet d'étudiant.

* **Cyber** : J'ai proposé plusieurs sujets en relation avec le domaine de la cybersécurité,

- Spoofing GPS : les étudiants avaient comme mission de fausser la position estimée par un récepteur GPS. Ces travaux ont porté leurs fruits, nous avons fait croire à l'application google Maps d'une tablette Android que nous faisons un tour au Japon. La méthode est très simple, on récupère l'éphéméride sur internet, on synthétise la somme des signaux que doit recevoir une antenne GPS à la position voulue, et on émet ce signal à l'aide d'une carte USRP. Les signaux ainsi générés sont largement plus puissants que les signaux réels, le récepteur va se caler dessus et ignorer les signaux réels.

- Réseau 4G : la mission proposée aux étudiants était de créer un réseau 4G complet en utilisant des logiciels dont le code est ouvert. Ce projet a exigé un investissement plus important de ma part, puisqu'il met en œuvre des
compétences hétérogènes (informatique, télécommunication, électronique). Nous avons réussi à créer le réseau à l'aide d'un seul ordinateur exécutant le MME SGW PGW, HSS ainsi que l'eNode B avec un Softmodem. Nous avons utilisé une carte USRP en guise de Frontend. Ces travaux vont ouvrir la porte à d'autres pistes comme l'étude de la sécurité des réseaux 4G, améliorer les performances du Spoofing GPS...

* **Radars** : j'ai eu l'occasion de proposer des projets en relation avec les Radars, soit des projets de découverte et de conceptions de radars ou des projets d'interaction avec les radars du commerce. Par exemple la voiture de la plateforme SYFRA est équipiée de plusieurs radars installés tout au tour du véhicule. J'avais proposé un projet pour synchroniser les données des différents radars et transformer les informations captées dans un seul référentiel. Notre but est de pouvoir désigner l'obstacle le plus dangereux. Cet obstacle sera alors signalé au conducteur par un son **spécialisé 3D**.

* **Drone** : j'ai mené plusieurs activités autour des drones. J'ai lancé deux projets. Le but du premier est la conception, le dimensionnement et la réalisation d'un drone. Le deuxième portant sur la programmation et la stabilisation du drone en vol. Les drones et les compétences acquises ont servi de support pour d'autres activités comme les stages la collaboration avec NOKIA et le montage de la plateforme TIDICART.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>FIGURE 2.1 – photo d'un des drones construit par les étudiants</figcaption></figure>

* **TIDICART** : Développer et faire évoluer progressivement un petit véhicule électronique, vers une plateforme innovante ayant vocation à participer à la propreté
du campus par le ramassage automatisé, intelligent et circonstancié des déchets extérieurs. Le véhicule sera intégrateur de technologies innovantes mais néan-
moins matures ou proches de la maturité. Il sera en réalité un système complexe
combinant, a minima, un châssis terrestre motorisé et autonome, un drone em-
barqué pour le repérage et la cartographie des déchets, un ou plusieurs modes de
ramassage embarqués. Le véhicule devra :

- Etre propre (motorisation électrique, gestion et optimisation des ressources énergétiques).

- Offrir plusieurs modes de conduite (manuel, autonome, semi-autonome).

- Offrir la possibilité de mettre en œuvre simultanément ou non plusieurs modes de collecte des déchets (aspiration, saisie, soufflage).

- Permettre le tri des déchets collectés en mode embarqué ou autre.

- Etre communicant (avec son drone, avec sa base, avec tout autre dispositif ad hoc).

- Assurer la sécurité de ses éventuels passagers comme celle des usagers du campus.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>FIGURE 2.2 – L’objectif de la plateforme Tidicart</figcaption></figure>

* **Imprimante 3D** : j'ai lancé à l'IUT un projet sur l'impression 3D, le but était de monter une imprimante 3D et améliorer son fonctionnement. Ce projet était très passionnant et motivant pour les étudiants. Ils ont pu mettre en oeuvre des compétences complémentaires, de l'électronique, informatique industrielle, et l'automatique et un peu de mécanique. Après avoir monté les parties électroniques et la partie mécanique, les étudiants se sont penchés sur l'amélioration de quelques fonctionnalités comme la régulation de la température, passer d'une régulation tout ou rien à une régulation progressive avec un PID. Les étudiants on pu meiner un travail multidisciplinaire, implémenter un algorithme automatique dans un microcontrôleur.
<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>FIGURE 2.3 – photo de l'imprimante 3D construite par les étudiants</figcaption></figure>

### 2.2.5 Collaborations internationales

En tant que professeur invité, j'assure les cours de communications numériques, télé-communications sans fil, systèmes embarqués et VHDL à l'École Nationale des Sciences Appliquées de Marrakech (depuis 2013).

Dans le cadre de notre collaboration avec l'ENSA d'El-Jadida, nous avons échangé des étudiants en stage et j'ai contribué à la création des modules (cours TD TP) dans le domaine des systèmes embarqués (implémentation des algorithmes de traitement de signal sur des plateformes reconfigurables).

Durant les dernières années, nous avons établi une collaboration très forte avec le centre des systèmes embarqués (CECS) de l'Université de Californie Irvine (UCI). cette collaboration a été formalisée par la signature d'un Protocole d'Entente (Memo-randum of Understanding) et un Inter-Institutional agreement ainsi que l'acceptation d'un ERASMUS+(2018-2019). Dans ce cadre nous avons échangé des étudiants en Mas-ter et des Doctorants. Et j?ai initié un axe traitant du développé est le développement de modules qui traite la sécurité des systèmes embarqués.

En 2018, l'université a signé une convention pour délocalisation la délivrance du mas-ter CDSI au Maroc INSTITUT SUPERIEUR D'INGENIERIE ET DES AFFAIRES (ISJA)
**Casablanca.** Dans le cadre de cette convention, et en étant le responsable pédagogique de ce master, j'ai assuré le transfert des compétences, la mise en place des modules et le choix des intervenants et la sélection des étudiants.

Depuis septembre 2018 je suis en train de monter une formation dans le domaine de la réalité virtuelle avec une université canadienne.

## 2.3 Responsabilités liées à l'enseignement

J'ai mis en place le Master Cyber-Défense et Sécurité de l'Information CDSI en collaboration avec Pr. A. Rivenq. **Je suis responsable pédagogique** de première année, tant en formation initiale qu'en formation continue, depuis septembre 2015 et responsable de deuxième année depuis 2017. La thématique un peu particulière de cet enseignement a nécessité l'équipement et l'installation par mes soins d'une **nouvelle salle cyber** de travaux pratiques indépendante au niveau du réseau informatique de l'Université, ainsi que l'élargissement de nos contacts industriels. Il faut également citer une participation annuelle au **FIC (Forum International de la Cyber-Sécurité)** où je tiens le stand représentant l'Université de Valenciennes et le Master Cyber-Défense et Sécurité de l'Information. J'ai accordé dans ce cadre une interview intitulée "Nos voitures ont des pare-chocs, mais pas de pare-feu" concernant la cyber-sécurité dans les transports, parue dans le journal "La Voix du Nord" le 21 novembre 2016.

J'ai accordé une autre interview intitulée « A Valenciennes, la fabrique des hackeurs éthiques » parue dans **Le Monde** 23/01/2018. Nous avions été interviewés, mes étudiants et moi, par le journal **France 3**, suite à l'épidémie du virus informatique (le Bitlocker WANNACRY). L'occasion de cette interview nous a permis de renforcer le discours que nous menons sur l'importance de la communication dans la formation de nos étudiants surtout dans leurs futurs métiers de RSSI.

En 2017, et vue la réussite du master surtout en termes des contrats de professionnalisation et la forte demande des entreprises et surtout des institutions étatiques, nous avons décidé d'ouvrir le Master CDSI en **formation par apprentissage**. J'ai porté le **dossier de ce master devant le comité**. J'ai eu à collecter les lettres de soutiens des entreprises, la rédaction du dossier ainsi que sa présentation et sa Défense. Pour conforter le dossier de cette ouverture, nous avons cherché le soutien des collectivités locales par-
ties prenantes de ce projet, surtout que le parcours par apprentissage est localisé sur l'antenne de Maubeuge. Ce qui a impliqué l'établissement d'un accord avec le **pôle numérique à Maubeuge** (dont j'ai participé au dimensionnement et au choix des équipements) pour le partage et la mise à disposition des équipements pour nos étudiants. J'ai rencontré plusieurs difficultés générées, entre autres, par les contraintes que nous nous sommes imposées. Notre but est de **garantir la même qualité de formation à nos étudiants FI et FA** par exemple :

* Un programme identique ainsi que des intervenants identiques : nous nous sommes forcés à coordonner la formation en FI et en FA malgré leur différence (répartition du programme théorique en 3 semestres en FI et sur 4 semestres en FA), nous avons aussi motivé les intervenants à dispenser les cours en double à Valenciennes et à Maubeuge.

* Le même environnement de travail qu'à Valenciennes : nous avions dû convaincre l'ISTV et l'UPHF à financer les équipements d'une nouvelle salle et une fibre optique dédiées à la formation Cyber à Maubeuge.

* Le recrutement d'un nombre de contrats minimums pour l'ouverture en alternance.

Toutes ces difficultés ont été surmontées et le master est ouvert en alternance à Maubeuge depuis septembre 2018 (10 étudiants en contrat d'aprentissage M1 et 9 en M2). Le parcours FI est maintenu à Valenciennes (24 étudiants en M1 et 20 en M2).

## 2.4 Vulgarisation

Chaque année, j'anime un atelier imprimante 3D durant les journées **portes ouvertes** de notre établissement dans les locaux du département IUT GEII. Je participe également pour notre Département à la **Fête de la Science**, à l'occasion de laquelle nous accueillons des élèves du cycle primaire (CM1, CM2) autour de petits ateliers développés sur le thème "drone".

Enfin tous les ans, je participe à de nombreux salons : Salon de l'Étudiant, Salon des Masters et Salon des Études Courtes (Lille et Valenciennes).
## 2.5 Perspectives

Depuis janvier 2018, je participe activement à la construction des maquettes de la nouvelle spécialité Electronique et Systèmes Embarqués ESE de l'INSA-HF, j'ai proposé des modules et des contenus en accord avec mes activités de recherche, voici quelques exemples :

* Communications inter et intra véhicules.

* Sécurité des systèmes embarqués.

* Systèmes multi-processeurs embarqués.

* Hardware Software Co-Design.

* Communications numériques avancées.

* Architecture temps réel pour l'embarqué.

* Intelligence artificielle (réseau de neurones, Deep learning).

J'ai l'intention aussi de porter un DU ou une LP spécialisé dans « RÉALITÉ VIR-TUELLE ET AUGMENTÉE » en collaboration avec Champlain College Saint-Lambert au Canada.

Suite à ma participation au dernier colloque du DUT GEII à Nîmes en tant que confé-rencier dans la commission Cybersécurité, Je souhaite oeuvrer pour introduire une sensibilisation à la cybersécurité dans le PPN du DUT GEII. Sensibilisation que nous avons réussi à intégrer dans le programme de la licence Geii à l'ISTV en collaboration avec le chef de département électronique à l'ISTV ainsi qu'une introduction à l'intelli-gence artificielle.
# Chapitre 3

## Activités de recherche

### Sommaire

<table><tr><td>3.1 Plan du chapitre</td><td>20</td></tr><tr><td>3.2 Contexte et motivation</td><td>21</td></tr><tr><td>3.3 Synthèse des résultats de recherche</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.1 Publications et communications</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.2 Encadrement doctoral</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.3 Participation à des contrats et projets de recherche</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.3.1 Contrat RAVIOLI : Projet RAdar et VIsion Orientable, LIdar</td><td>22</td></tr><tr><td>3.3.3.2 Contrat RAVIOLI 2 : suite de RAVIOLI dans le cadre de TAT</td><td>24</td></tr><tr><td>3.3.3.3 Contrat CARVAT : Couplage Automatique des rames par Radar et Vision Artificielle pour Transports guidés</td><td>24</td></tr><tr><td>3.3.3.4 Contrat MODEASY : MOdel Driven dEsign for Automotive Safety embedded sYstem</td><td>25</td></tr><tr><td>3.3.3.5 Contrat PRIMA-CARE : Prévention de la collision Routière par association Intelligente Multi-capteurs radar, aveC gestion dynamique d'Alertes sonores, fonction du Risque Encouru</td><td>25</td></tr></table>
<table><tbody><tr><td>3.3.3.6</td><td>Projet LET'S GO : modeLisation vErificaTion, and SI-mulation in Guided transportation cOmmunications</td><td>25</td></tr><tr><td>3.3.3.7</td><td>Contrat ANR Cyclope (en cours)</td><td>26</td></tr><tr><td>3.3.3.8</td><td>Projet INTERCOR (en cours)</td><td>27</td></tr><tr><td>3.3.3.9</td><td>Projet PHC MAGHREB TRANSVERSAL 2019 intitulé UID - RATSR : RFE</td><td>29</td></tr><tr><td>3.3.3.10</td><td>Projet ELSAT</td><td>30</td></tr><tr><td>3.3.4</td><td>Responsabilités et collaborations liées à la recherche</td><td>32</td></tr><tr><td>3.3.4.1</td><td>Au niveau local et régional</td><td>32</td></tr><tr><td>3.3.4.2</td><td>Au niveau national</td><td>34</td></tr><tr><td>3.3.4.3</td><td>Au niveau international</td><td>35</td></tr><tr><td>3.3.4.4</td><td>Valorisation</td><td>37</td></tr><tr><td>3.4</td><td>Plateformes</td><td>37</td></tr><tr><td>3.5</td><td>Publications et production scientifique</td><td>41</td></tr><tr><td>3.5.1</td><td>Articles dans une revue internationale avec comité de lecture</td><td>41</td></tr><tr><td>3.5.2</td><td>Conférences internationales avec comité de lecture et actes</td><td>43</td></tr><tr><td>3.5.3</td><td>Article dans une revue nationale avec comité de lecture</td><td>51</td></tr><tr><td>3.5.4</td><td>Communications Nationales avec actes</td><td>51</td></tr><tr><td>3.5.5</td><td>Chapitre de livre</td><td>52</td></tr><tr><td>3.5.6</td><td>Brevet</td><td>52</td></tr></tbody></table>

## 3.1 Plan du chapitre

Le présent chapitre est consacré à un résumé de mes activités de recherche, dont le contexte et la motivation seront d'abord présentés, suivis d'une synthèse de ces résultats et d'une liste de travaux détaillée.
3.2 Contexte et motivation

J'ai préparé de 2002 à 2005 une thèse de doctorat en électronique à l'université de Valenciennes intitulée " Étude et réalisation d'un système de communication et de localisation, basé sur les techniques d'étalement de spectre, dédié aux transports guidés" sous la direction du professeur Jean-Michel Rouvaen.

Je suis actuellement Maître de Conférences à l'IEMN (Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie) au sein du Département d'Opto-Acousto-Électronique. Mes activités de recherche depuis 2002 ont été effectuées d'abord au sein de l'équipe de recherche Radio-Détection et Traitement de Signaux dirigée par le professeur Jean-Michel Rouvaen, puis depuis 2012 en tant que membre du groupe Communications Numériques, dirigé actuellement par Mme Atika Rivenq.

Dès le départ, mes travaux se sont orientés principalement vers le domaine des transports intelligents. Après avoir développé un système de communication et de localisation pour les transports guidés automatiques, j'ai accordé une attention particulière à la technologie ultra-large bande appliquée aux systèmes de télécommunication pour les transports terrestres, avec comme objectifs la conception de systèmes embarqués dans des véhicules, destinés à la localisation et la détection d'obstacles, ainsi que celle de systèmes de communication entre véhicules afin de partager les informations pertinentes recueillies par leurs capteurs.

Tous ces travaux ont été systématiquement validés par des campagnes de mesure en situation réelle, et la plupart ont débouché sur la réalisation d'un prototype fonctionnel destiné à démontrer la faisabilité du système à l'aide d'unités de calcul autonome. Le développement de ces prototypes m'a ouvert la porte pour initier des collaborations avec des chercheurs dans des domaines adjacents (notamment l'Institut de Recherche en Informatique et Automatique de Lille dans le domaine de l'informatique et le Laboratoire d'Automatique, Mécanique et Informatique industrielle de Valenciennes en ce qui concerne le développement des systèmes informatiques embarqués).

Signalons également que ces pistes de recherche ont été en partie développées dans le cadre de projets et de collaborations nationaux et européens, dans lesquels je suis impliqué de manière active dès le départ, dans les phases de montage et de constitution de consortium, et dans l'exécution et l'administration en étant responsable d'opérations.
## 3.3 Synthèse des résultats de recherche

### 3.3.1 Publications et communications

### 3.3.2 Encadrement doctoral

J'ai participé activement et de façon très significative à l'encadrement de 17 thèses, dont 11 théses soutenues et 1 (CIFRE) stoppée avant la soutenance. Je co-encadre actuellement 5 théses de doctorat, dont deux seront prochainement soutenues. Les financements de ces thèses sont divers et variés : contrat doctoral, Projet ANR, européen ou des financements Indutriel, ou régional. Le tableau 3.1 présente la liste des thèses encadrées.

### 3.3.3 Participation à des contrats et projets de recherche

Pour enrichir mes activités de recherche, et concrétiser mes collaborations, j'ai eu la chance de participer à plusieurs projets et contrats de recherche. Mon engagement dans ces projets a pris plusieurs formes au début comme participant puis par la suite comme responsable ou porteur du projet. Monter des projets ou participer au montage des projets est une tâche très prenante et fastidieuse et pas souvent couronnée de succès. Nous avons eu la chance de bénéficier de soutien de plusieurs programmes et projets (Européens, ANR, CPER, INTERREG, Industriels, ...)

#### 3.3.3.1 Contrat RAVIOLI : Projet RAdar et VIision Orientable, LIdar

**Objectif** : Ce projet avait pour but de concevoir un système de fusion multi-capteurs pour la perception de l'environnement dynamique d'un véhicule. Ce projet, financé par le FEDER (Fonds Européen de Développement Régional), et le FRT (Fonds de la recherche technologique), entre dans le cadre du programme TACT (FEDER/FRT). Il a commencé début 2004 et s'est terminé mi-2005.

**Partenaires** : Les participants étaient : UVHC-DOAE, INRETS, USTL-I3D, ULCO-LASL, Université d'Artois-LabOGP, Nortek, Université du Kent, IUTA-GMP et THALES.
<table><caption>TABLE 3.1 – Liste des thèses encadrées.</caption><thead><tr><td>Nom</td><td>Prénom</td><td>Date début</td><td>Date fin</td><td>Pourcentage</td><td>Devenir</td></tr></thead><tbody><tr><td>Sakkila</td><td>Laila</td><td>01/10/2006</td><td>03/12/2009</td><td>50%</td><td>Ingénieure</td></tr><tr><td>Elabed</td><td>Amel</td><td>01/12/2008</td><td>27/01/2012</td><td>35%</td><td>Ingénieure</td></tr><tr><td>Tahri</td><td>Tarik</td><td>01/10/2010</td><td>29/09/2014</td><td>50%</td><td>E-C Maroc</td></tr><tr><td>Kossonou</td><td>Ignace</td><td>01/10/2010</td><td>27/05/2014</td><td>30%</td><td>Ingénieur</td></tr><tr><td>Touati</td><td>Nadjah</td><td>01/10/2012</td><td>20/11/2015</td><td>30%</td><td>Ingénieure</td></tr><tr><td>Sassi (co-tutelle Tunisie)</td><td>Aymen</td><td>01/11/2009</td><td>25/11/2016</td><td>40%</td><td>MCF Tunisie</td></tr><tr><td>Hamidoun (co-tutelle Maroc)</td><td>Khadija</td><td>01/01/2013</td><td>29/02/2016</td><td>50%</td><td>E-C Maroc</td></tr><tr><td>Elaboubbi</td><td>Adil</td><td>01/03/2013</td><td>4/04/2016</td><td>30%</td><td>Ingénieur</td></tr><tr><td>Alouani</td><td>Ihsen</td><td>01/04/2013</td><td>30/01/2017</td><td>40%</td><td>MCF</td></tr><tr><td>Pertuisot</td><td>Geoffroy</td><td>01/01/2014</td><td>arrêt juin 2016</td><td>50%</td><td>Ingénieur</td></tr><tr><td>Maatougi (co-tutelle Maroc)</td><td>Lamya</td><td>01/10/2013</td><td>12/04/2017</td><td>50%</td><td>E-C Maroc</td></tr><tr><td>Sahraoui</td><td>Selima</td><td>01/10/2015</td><td>début 2019</td><td>30%</td><td>en cours</td></tr><tr><td>Sadli</td><td>Rahmad</td><td>01/10/2015</td><td>début 2019</td><td>40%</td><td>en cours</td></tr><tr><td>Salem</td><td>Fatma</td><td>25/01/2016</td><td>6/09/2018</td><td>60%</td><td>MCF Lybie</td></tr><tr><td>Ribouh</td><td>Soheyb</td><td>01/11/2017</td><td>fin 2020</td><td>50%</td><td>en cours</td></tr><tr><td>Didouh</td><td>Ahmed</td><td>01/09/2018</td><td>fin 2021</td><td>60%</td><td>en cours</td></tr><tr><td>Kiassi</td><td>Mouad</td><td>08/01/2018</td><td>fin 2021</td><td>30%</td><td>en cours</td></tr></tbody></table>
Contribution personnelle : la réalisation d'une unité de traitement des données radar basé sur une carte FPGA générant des codes pseudo-aléatoires à 50 MHz.

### 3.3.3.2 Contrat RAVIOLI 2 : suite de RAVIOLI dans le cadre de TAT

Objectif : Ce projet de recherche et développement, qui rentrait dans le cadre du Contrat Plan État Région pour les Technologies Avancées pour les Transports (TAT), avait comme objectif final l'amélioration de la sécurité de conduite grâce à la perception de l'environnement du véhicule par l'intermédiaire d'un ensemble de capteurs de type radar, lidar et vision artificielle. Il a commencé début 2006 et s'est terminé mi-2007. Il était motivé en grande partie par des questions posées par nos partenaires industriels, équipementiers ou constructeurs de véhicules.

Contribution personnelle : Interface de communication entre les capteurs radar et vision et acquisition des données destinées au module de fusion. Co-Encadrement d'un étudiant Master Professionnel Électronique et Télécommunication.

### 3.3.3.3 Contrat CARVAT : Couplage Automatique des rames par Radar et Vision Artificielle pour Transports guidés

Objectif : Le but de ce projet était de réaliser un système permettant le couplage automatique des rames de métro des réseaux de transports guidés en mettant en oeuvre l'association de radars et de systèmes de vison artificielle.

Projet commencé début 2008 et terminé fin 2009 (ITRANS).

Partenaires : IEMN-DOAE, Alstom, INRETS, LAGIS-USTL

Contribution personnelle : utilisation des techniques de codage et multiplexage que j'ai développées pendant ma thèse dans le système radar réalisé. J'ai donc contribué à la planification et à l'exécution de certaines étapes du projet et à l'estimation du matériel technique nécessaire à la réalisation du volet radar.
### 3.3.3.4 Contrat MODEASY : Model Driven Design for Automotive Safety embedded System

Projet INTERREG III.

Objectif : réalisation et intégration d'un système de contrôle d'allure intelligent associant les informations provenant d'un GPS et d'un radar anti-collision.

Partenaires : IEMN-DOAE, INRIA Future (LIFL), Université du Kent à Canterbury.

Durée 36 mois, Début : Octobre 2004, Fin : Décembre 2007.

Apport personnel : Optimisation des algorithmes de détection des signaux radar utilisant les statistiques d'ordre supérieur afin de les implémenter sous FPGA. Encadrement d'un étudiant Master Recherche Informatique.

### 3.3.3.5 Contrat PRIMA-CARE : Prévention de la collision Routière par association Intelligente Multi-capteurs radar, avec gestion dynamique d'Alertes sonores, fonction du Risque Encouru

Projet ANR PREDIT.

Objectif : L'objectif du projet était de démontrer l'intérêt et la faisabilité technique d'un système de sécurité actif basé sur le suivi intelligent d'obstacles en milieu routier avec gestion intelligente d'alarmes sonores spatialisées en 3D liées au niveau et à la localisation précise du danger encouru afin de renforcer la vigilance du conducteur, de protéger les passagers et d'éviter des collisions. Début : juin 2008, Fin : mai 2011.

Partenaires : INRETS; A-VOLUTE- France 3D Sound Expert; IEMN-DOAE; UVHC-LAMIH-ROI.

Apport personnel : Participation et contribution au montage scientifique et financier du projet.

### 3.3.3.6 Projet LET'S GO : modeLisation vErificaTion, and SImulation in Guided transportation cOmmunications

Projet INTERREG IV. Suite de MODEASY

Objectif : ce projet se plaçait dans le contexte du transport guidé. L'objectif était de concevoir un système permettant, d'une part, une localisation globale et relative des
trains sur les lignes et entre trains dans les différents environnements électromagnétiques rencontrés, et, d'autre part, une communication à débit variable, en fonction de la pertinence des données inter-trains ou entre le train et le centre de contrôle. La collaboration avec les autres entités participant au projet visait à l'utilisation d'une nouvelle Plateforme de calcul temps réel combinant FPGA et GPU, et le développement d'un outil de génération de codes partant d'un modèle algorithmique de haut niveau.

Partenaires : INRETS ; IEMN-DOAE ; INRIA Future (LIFL), Université du Kent à Canterbury, Université d'ESSEX, UltraSoc, GPUTEK.

Soumis dans le cadre l'Appel à propositions 2008 INTERREG IVA 2 Mers Seas Zeeën (Entre Deux Mers), projet non retenu.

Apport personnel : Participation et contribution au montage scientifique et financier du projet en qualité de responsable côté IEMN-DOAE.

### 3.3.3.7 Contrat ANR Cyclope (en cours)

**Objectif** : L'objectif est de proposer des équipements de sécurisation pour les cyclistes en lien avec des dispositifs d'avertissement pour les conducteurs de bus dans un contexte de circulation urbaine. Il s'articule autour des deux volets "techniques radio" et "sciences humaines et sociales" menés en forte interaction afin d'anticiper l'impact des choix techniques sur le comportement des usagers et d'adapter au mieux l'information délivrée pour favoriser leur collaboration.

Partenaires : IETR (Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes - UMR CNRS) ; IFSTTAR (Institut Français des Sciences et Technologies pour le Transport, l'Aménagement et les Réseaux, Établissement Public à caractère Scientifique et Technologique) ; IEMN-DOAE ; KEOLIS Rennes (STAR), opérateur de transport collectif de Rennes Métropole et gestionnaire du parc de vélos (Vélo Star) ; A-Volute, PME spécialisée en spatialisation 3D du son.

**Durée** : 42 mois.

**Début** : Juin 2015.

Apport personnel : Participation et contribution au montage scientifique et financier du projet, responsable du projet pour l'IEMN. compétences et expérience en ce qui concerne la poursuite radar, le suivi d'obstacles, l'intégration et l'implémentation des algorithmes de traitement en temps réel et surtout des techniques de traitement de signal associé aux applications radar. Ce projet était l'occasion d'introduire le **Deep learning**.
ning et autres techniques d'intelligence artificielle pour améliorer les performances de notre radar. En effet nous avons développé un radar permettant de mesurer la distance avec une très bonne précision et qui était capable d'identiter les cibles (voiture, vélo, piéton). Et pour améliorer ces performances nous avons introduit les algorithmes d'IA, jusqu'alors réservés au traitement d'images et vidéo, et nous avons aussi amélioré les algorithmes de suivi pour prendre en compte le type de la cible.

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>FIGURE 3.1 – Interaction entre les cyclistes et le bus, les angles morts du bus.</figcaption></figure>

### 3.3.3.8 Projet INTERCOR (en cours)

Le projet INTERCOR (Interoperable Corridors) est un volet du programme européen CEF (Connecting Europe Facilities) qui finance des projets d'intérêt public dans les domaines des transports, de l'énergie et des télécoms. Ce projet regroupe 4 pays : France, Belgique, Royaume-Uni, Pays-Bas et 16 partenaires universitaires et industriels (10 français, dont l'IEMN/DOAE). La thématique traitée est celle des Systèmes de transport coopératifs intelligents (C-ITS), impliquant des systèmes de communication supportant de futurs services vehicle-to-vehicle (V2V), vehicle-to-infrastructure (V2I) et/ou infrastructure-to-infrastructure (I2I). Les objectifs généraux des C-ITS sont la réduction des coûts d'infrastructures, l'amélioration de la sécurité routière, la réduction des congestions de trafic, la réduction de la consommation d'énergie et de l'impact
<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>FIGURE 3.2 – les partenaires du projet, et le tracé du corridor prévu.</figcaption></figure>

environnemental, l'optimisation de l'efficacité des transports de personnes et de biens (convois de camions " Truck platooning"), l'optimisation des transports multimodaux.
Les objectifs techniques du projet INTERCOR sont :

* d'élaborer d'un démonstrateur de déploiement à grande échelle d'un système C-ITS interopérable (FR, NL, B, UK) permettant des transports de biens et de personnes plus sûrs, plus efficaces et plus confortables,

* de favoriser l'interopérabilité transfrontalière sur 4 pays en assurant les tests d'intéropérabilité, la sécurité et la fiabilité des données et des transmissions, la continuité de services, d'exploitation et de maintenance,

* de fournir des services C-ITS à large échelle tout en spécifiant, utilisant et favorisant une approche "communication hybride" combinant communications cellulaires et ITS-G5,

* d'assister les autres états membres dans le déploiement de systèmes C-ITS, dans une approche favorisant la performance économique et la pérennité des solutions au travers d'un réseau de corridors cohérent et cohésif,

* d'évaluer au travers de critères communs les bénéfices réels et cumulatifs des applications C-ITS favorisant l'accroissement de la sécurité, de l'efficacité, de la flexibilité et la durabilité des transports routiers afin d'assister et d'inciter les par-
tenaires publics et privés à investir dans les C-ITS.

Les types de messages envisagés sont DENM pour prévenir les usagers de la route des travaux routiers sur leurs itinéraires (RWW - Road Work Warning), IVI pour informer les conducteurs sur les panneaux routiers statiques et dynamiques (IVS -In Vehicle Signage), CAM pour améliorer l'information sur les conditions de circulation, l'état de la route (et éventuellement de ses environs) et permettre à l'opérateur routier d'améliorer les conditions de circulation, la sécurité et l'environnement (PVB - Probe Vehicle Data), avertissements virtuels DENM pour informer les usagers de la route des incidents qui peuvent entraîner un risque de collision pour le véhicule (CRW - Collision Risk Warning).

Après une phase de test au laboratoire IEMN/DOAE, où les premiers travaux scientifiques ont débuté au cours du dernier trimestre 2016, les installations techniques liées au projet sont actuellement dans la première phase de déploiement d'équipements ITS sur le campus de l'Université de Valenciennes. Une seconde phase de déploiement d'équipements autour du campus sera prochainement entamée (voir dans la partie prospective de la conclusion générale).

date de début : 1 septembre 2016

date de fin : 31 août 2019

### 3.3.3.9 Projet PHC MAGHREB TRANSVERSAL 2019 intitulé UID - RATSR : RFE

**Objectif** : Le projet entre dans le cadre des communications inter-véhiculaires V2X basées sur les systèmes de transport intelligents ITS, chargés de collecter les informations, de les trier, en retenant les plus pertinentes, pour élaborer une décision. La mise en oeuvre d'un système de transmission intelligent proposée vise à l'amélioration de la communication inter-véhiculaire V2X. Elle comporte deux volets complémentaires.

Un système d'identification faciale et de reconnaissance émotionnelle (identification du conducteur, accès à ses habitudes de conduite ou environnementales dans l'habitat (lumière, température, position des rétroviseurs, liste de contacts téléphoniques) et de reconnaissance anticipée de la fatigue au volant, de malaises ou de comportements dangereux, devrait permettre d'éviter si possible des accidents. Un système de détection des objets de l'environnement du véhicule permettrait d'identifier les autres véhicules l'entourant, les types d'obstacles rencontrés, les infrastructures routières et
les types de routes.

Le second volet consiste en un système dynamique et réactif d'aide à la transmission basé essentiellement sur une architecture modulaire pour assurer l'indépendance de chaque composant et sur l'analyse des données pour lui conférer un aspect intelligent. Il s'agit d'un système à la croisée entre l'intelligence artificielle et l'aide à la décision, capable d'adapter de manière dynamique la communication inter-véhiculaire basée sur les systèmes ITS aux multiples contraintes de l'environnement, d'identifier le moment optimal pour prendre en charge le système de transmission et de mettre en place une solution hybride (entre technologies ITS V2X d'une part et cellulaires de nouvelle génération 5G full duplex d'autre part).

Partenaires : IEMN / DOAE; Laboratoire LESIA, Université Mohamed Khider Biskra (Algérie); Laboratoire TIM, École Nationale des Sciences Appliquées, Université de Marrakech, Maroc; PRIMATEC Engineering, Sfax (Tunisie).

### 3.3.3.10 Projet ELSAT

Le projet ELSAT 2020 Écomobilité, Logistique, Sécurité et Adaptabilité dans les Transports à l'Horizon 2020, se veut un prolongement, plus large et pluridisciplinaire incluant les SHS, par rapport au projet phare du précédant CPER 2007-2013.

Le projet ELSAT 2020 répond aux enjeux posés tant au niveau européen à travers les feuilles de route technologiques dictées par les besoins industriels (ACARE, ERRAC, ERTRAC, JTI Shift2Rail, PPP Green vehicles) ou les programmes de recherche adoptés tel Horizon 2020, qu'aux éléments clés du développement national et régional établis dans le 34 plans de reconquête industrielle, dans les 7 ambitions de la Commission Innovation 2030, dans la SRI-SI et le Master Plan pour la Troisième Révolution Industrielle régionale.

Le projet ELSAT 2020 a pour objectif de relever des grands défis sociétaux pour des Transports et une Écomobilité, plus sûrs, plus Intelligents, plus respectueux de l'environnement, plus Intégrés, Personnalisés, Acceptables et Économiquement performants.

Ce projet est soutenu et co-financé par l'Union Européenne avec le Fonds Européen de Développement Régional, par l'Etat et la Région Hauts de France dans le cadre du
CPER 2015-2020. Il est construit autour d'Objectifs Stratégiques majeurs et se déclinent en 22 projets. je participe activement à deux d'entre eux, SECOURT et ORIO, qui font partie de l'OS4

* **SECOURT** : Cyber-SEcurité dans les systèmes CommUnicants pour les Transports. L'augmentation de nombre d'accidents sur les routes, l'ampleur de leur gravité, les catastrophes naturelles et les actes terroristes dans les transports sont des évènements graves qui mettent en danger un très grand nombre des usagers des moyens de transport ainsi que des piétons. Ces situations d'urgence et de crises requièrent une réaction rapide incluant l'enrôlement d'un personnel professionnel, un équipement spécialisé, des ressources matérielles et techniques, rarement disponibles sous la main. Dans le cadre de cette gestion des situations d'urgences et de crises (GSUC), un accent particulier sera mis, dans SECOURT, sur le besoin accru de communiquer l'information entre véhicules et avec l'infrastructure. La sécurisation de ces communications est fondamentale afin qu'elles ne soient pas perturbées intentionnellement et donc rendues inopérantes en situation de crise. La Cyber-sécurité des moyens de transports commanicants sera donc abordée afin d'augmenter la sécurité et la fiabilité des systèmes de traitement et de communication des informations dans la GSUC, prenant en compte les risques de cybers attaques tout en rendant possible la détection rapide, robuste et automatique des accidents et de développer de nouveaux outils de communications véhicule à véhicule et véhicule à infrastructure résilients. D'autre part, ce projet a pour vocation d'accompagner des actions nationales ou internationales et à ce titre, une demande de labellisation R5G sera effectuée. Cela permettra d'intégrer des réseaux mêlant organismes de recherche, constructeurs automobile, constructeurs et opérateurs routiers et de diffuser nos résultats auprès de ces autres acteurs.

* **ORIO** : Observation des performances des Infrastructures urbaines et de la mobilité / prévention des collisions avec des personnes vulnérables à l'aide de radar Opportunistes.

Ce projet se compose de deux volets : (a) la protection des personnes vulnérables à l'aide de radar opportuniste et (b) l'observation des performances des infrastructures urbaines et de la mobilité
(a) Protection des personnes vulnérables à l'aide de radar opportuniste Nous proposerons des solutions innovantes pour assurer une bulle de protection autour du véhicule roulant afin d'éviter les zones de non-détection. Pour protéger les usagers les plus vulnérables (piétons, cyclistes), nous réaliserons un système complet optimisé pour l'anticollision et l'alerte. il exploitera des signaux opportunistes présents dans l'environnement immédiat du véhicule pour la détermination de la nature de la cible et le suivi intelligent d'obstacles. La visibilité des « vulnérables » sera améliorée en utilisant des signaux électromagnétiques, en lien avec l'usage de gilets adaptables ou de modules rigides pour le cycliste et/ou le piéton. Ce projet comparera les technologies existantes et montrera l'apport du système proposé pour une meilleure visibilité du conducteur dans différents contextes.

(b) Observation des Performances des Infrastructures Urbaines et de la Mobilité Nous définirons des méthodes extrayant de données vidéo et LIDAR les éléments utiles à la construction de modèles et d'indicateurs (flux, détection de collisions, blocks, comportements accentogènes, etc.), dans des conditions très variables. Ces données, complétées par d'autres mesures (radar en particulier), serviront àodeliser les infrastructures de transport et les comportements de leurs usagers. La définition de KPIs significatifs, permettant d'évaluer des propositions d'améliorations des infrastructures au travers de simulations basées sur le concept « d'agents » sera un objectif stratégique. Des algorithmes de compression / décompression intelligentes seront développés pour gérer ce flux de données. ORIO s'appuiera sur la plateforme mobile VLAD qu'il s'agira de construire durant ce projet.

### 3.3.4 Responsabilités et collaborations liées à la recherche

#### 3.3.4.1 Au niveau local et régional

Je suis responsable de la thématique "Transports intelligents - Systèmes de localisation et de communication pour la sécurité" du groupe COMNUM (COMmunications NUMériques) de l'IEMN depuis 2011. Cette thématique regroupe 9 permanents et 8 doctorants. La Région Nord Pas de Calais (devenue Hauts-de-France) est un pôle lea-
der en recherche dans le domaine des transports (pôle de compétitivité Transports I-
TRANS). Cette position est renforcée par la création du CISIT (Campus International
sur la Sécurité et l'Intermodalité dans les Transports) et par celle d'un IRT (Institut de
Recherche Technologique) Railenium. Les organismes de tutelle de notre Département,
l'Université de Valenciennes et l'IEMN, mettent l'accent sur cette thématique. J'ai éga-
lement participé à l'organisation de la deuxième édition de l'École de Printemps du
GDR Ondes sur le thème "Systèmes de localisation et continuité de service", les 22 et
23 mars 2012 à Valenciennes.

Depuis avril 2017, je suis co pilote du thème 3 "Réseaux de capteurs, communications
embarquées et mobilité" de la La Fédération de Recherche CNRS Transports Terrestres
& Mobilité. Ce thème s'inscrit dans des objectifs de conception de nouveaux services
mobiles pour les transports, sur de nouvelles architecteurs multi-capteurs embarquées
et utilisant des systèmes communicants (ITS-G5, 3G/4G/5G, ...) et de conception de
nouveaux systèmes d'aide à la conduite (ADAS), Intelligence embarquée pour le véhi-
cule autonome. L'originalité du thème

* Nouveaux paradigmes pour la collecte, le traitement et l'exploitation des données

* Approche multi-niveaux pour l'amélioration de la sécurité du véhicule connecté et de sa fiabilité (tolérance aux fautes)

Les impacts scientifiques

* Développement de nouvelles applications et d'architectures

* Traitement de grande quantités d’information (Big Data) : grand nombre de capteurs

* Ressources adaptées à la position du véhicule et aux besoins des applications et des services

* Mise en œuvre de nouvelles architectures de communication embarquées et sécurisées

Au niveau de l'IEMN/DOAE, je suis responsable du projet transversal PREDICTION (déveloPpement d'un REseau De capteurs sans fIl pour le Contrôle conTinu des élé- ments de l'Infrastructure des transpOrts ferroviaires iNnovants). Le but de ce projet
est de faire collaborer les membres des différents axes de recherche de notre Département afin de construire des démonstrateurs pour accroître notre visibilité.

Je suis également co-responsable de la plateforme d'investissement SYFRA "Systèmes de Sécurité pour les Voitures Autonomes" (budget annuel de 443 706 euros) financé par le CPER-CISIT (International Campus on Safety and Intermodality In Transportation). La plateforme est constituée de systèmes embarqués sur des véhicules de test offrant des services de communication, de localisation et d'aide à la conduite pour une meilleure sécurité. Elle émane d'un ensemble de réflexions d'un groupe d'enseignants-chercheurs afin de promouvoir le domaine des transports intelligents à la fois en recherche et en enseignement dans la région et de fédérer plusieurs actions collaboratives et pédagogiques dans ce domaine. Cette plateforme est dédiée au développement des systèmes embarqués selon trois volets d'investigation : Recherche, Formation et Transfert de technologie. Je suis aussi responsable de la plateforme de mesure ULB, permettant d'effectuer des mesures dans des conditions réelles. Plusieurs de nos partenaires ont été ou sont intéressés pour tester leurs techniques ou leurs algorithmes (par exemple IFSTART LEOST, IETR de Rennes, Télécoms Bretagne, London South Bank University, Université La Sapienza de Rome ...).

### 3.3.4.2 Au niveau national

Au niveau national, je collabore activement avec plusieurs laboratoires de recherche (IFSTTAR-LEOST, Télécoms Bretagne, INRIA, INPG).

Je me suis très fortement impliqué dans 3 actions de recherche du programme CPER-CISIT 2008-2013 SYMSEO COLOR, dont le budget annuel est de 300 k euros depuis 2008. J'ai contribué au montage scientifique et financier du projet IEMN "New Balise", dont je suis le responsable scientifique, labelisé par le pôle de compétitivité ITRANS et financé par le FUI (Fonds Universitaire Interministériel). J'ai aussi effectué le montage technique et scientifique du projet "CUB4" de l'IEMN-DOAE dans le cadre de l'ANR.

Je suis interlocuteur et responsable scientifique côté IEMN pour le projet ANR "CY-CLOPE" (Protection électronique pour les cyclistes), démarré en janvier 2015, labellisé par les pôles de compétitivité I-TRANS et MoVéo (pôle automobile et mobilité).

J'ai répondu à une interview pour l'émission Enquêtes de Région sur France 3, diffusée le 2 novembre 2016 sous le titre "Ferroviaire, fluvial, routier, aérien, quel avenir pour
les transports dans les Hauts de France".

3.3.4.3 Au niveau international

• Collaborations

Au niveau international, je collabore avec divers groupes de recherche.

Aux USA, notre principale collaboration implique le Centre des Systèmes Embarqués (CECS) de l'**Université de Californie Irvine (UCI)** sur le thème de la robustesse et de la fiabilité des calculateurs embarqués dans les systèmes de reconnaissance d'obstacles ainsi que sur les systèmes de communication. Les retombées de cette collaboration sont l'échange d'une doctorante en 2018 (Selima Sahraoui sur les "Nouveaux systèmes de communications V2V basés sur la 5G, Anthony Lopez travaille sur la génération de clé de chiffrement pour les communications intervéhiculaire) et plusieurs publications en commun en cours.

En outre, un protocole de collaboration en enseignement et recherche a été signé en dé-
cembre 2015 entre l'UCI et l'UVHC, complété par un accord inter-institutionnel pour
la période 2016-2020, signé en septembre 2016, permettant les échanges d'étudiants de
niveau Master en Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication
(STIC). Un programme de coopération et d'échanges ERASMUS+ est en cours (2017-
2019).

En Europe quelques collaborations avec la Grande-Bretagne et une plus importante avec l'Université La Sapienza de Rome (Italie) sur le thème de la radio cognitive et du retournement temporel ULB, dont les retombées sont l'échange de doctorants, la réalisation de campagnes de mesures et d'essais de transmission ULB communs en 2013, ainsi que des publications en commun.

En Afrique du Nord (Maroc, Algérie, Tunisie), une forte collaboration en recherche et pédagogie a été développée avec l'École Nationale des Sciences Appliquées de Marrakech (ENSA) et la Faculté des Sciences Semlalia de Marrakech (FSSM) - Université Cadi Ayyad. Outre l'élaboration de cours de Master communs, les retombées concernent l'encadrement et l'échange de doctorants ainsi que plusieurs publications en commun.
La collaboration avec le Laboratoire Electronic and Technology Information Labora-
tory (LETI) de l'Université de Sfax en Tunisie concerne la thématique d'optimisation,
avec comme retombées l'encadrement d'un doctorant et plusieurs publications en com-
mun. Enfin, quelques collaborations ont été établies avec l'Université d'Annaba (Algé-
rie) et l'École Nationale des Sciences Appliquées de Khouribga (Maroc).

D'autre part, je suis responsable du LIA Capteurs et Télécommunications pour les transports intelligents et leur sécurité (CapTTIS) impliquant notre laboratoire et 4 laboratoires marocains associés au CNRST. Les principaux laboratoires impliqués sont, le DOAE-IEMN, le Laboratoire TIM (de l'ENSA/Université Caddi Ayad de Marrakech, Maroc), l'ENSA de Fez, le LRIT (de l'Université Rabat Agdal, Maroc) et l'Université Chouaib Doukkali (El Jadida, Maroc). Je suis actuellement le responsable du thème Capteurs et Télécommunication pour les Transports Intelligents et leur Sécurité de ce LIA.

• Comités de congrès :

Enfin, je suis impliqué dans les comités de plusieurs congrès internationaux comme DSD (Euromicro Conference on Digital System Design) 2016 et 2017, ASAIT (Architectures and Systems for Automotive and Intelligent Transportation) 2016. J'ai été président de séance d'une session spéciale ITS au congrès IESM 2013 (parue dans IEEExplore). J'ai rapporté sur plusieurs articles proposés aux revues internationales IJCS (International Journal on Communication Systems), EURASIP, Sensors, TRC et dans des conférences internationales (ITST, MSLT, ISIVC, ICTTA). J'ai participé à l'organisation de la première édition d'une École d'Hiver du 02 au 04 mars 2013 à Marrakech sur le thème "Techniques Avancées pour les Systèmes de Localisation Indoor et Outdoor et Nouvelles Applications". J'ai également co-encadré des thèses internationales (ENIT avec le Pr. L. Kamoune, ENSA Marrakech avec le Pr. K. Elbaamrani).

Enfin, on peut citer ma participation et ma contribution au montage du projet ARCUS "Environnement, Énergie, Développement Durable" (E2D2) Liban, Maroc, Palestine.

Ce projet a été accepté pour un financement dans le cadre du 7ème AAP ARCUS
### 3.3.4.4 Valorisation

Je travaille actuellement avec VINCI Autoroutes sur l'implémentation et l'optimisation des algorithmes d'intelligence artificielle sur une plateforme hétérogène compor- tant CPU et plusieurs GPUS ()depuis juillet 2018).

J'ai participé au projet d'industrialisation d'une solution de contrôle non destructif sans fil et sans contact dans le domaine médical avec l'entreprise Clariance en 2016.

J'ai travaillé avec la société WayKonect dans le cadre des transports intelligents pour extraire plus d'informations comportementales sur la conduite d'un utilisateur en exploitant les données recueillies par les capteurs de la plateforme Syfra.

Je collabore enfin avec Airbus Hélicoptère dans le cadre des systèmes embarqués. Cette collaboration concerne le Hardware-Software Co-design (sujet de thèse CIFRE de Mr Pertuisot).

## 3.4 Plateformes

Durant mes activités de recherche, nous avons développé des plateformes expérimentales pour réaliser nos expérimentations. Ces plateformes servent à valider nos développements théoriques, nos simulations et à présenter des Preuves de concept (Proof of concept). Ces plateformes renforcent la visibilité de notre laboratoire et nous ouvrent des perspectives de collaborations nationales et internationales.

### • UWB

La première est la plateforme de mesure ULB, dont j'ai pris la responsabilité, permet d'effectuer des mesures dans des conditions réelles. Elle correspond à un investissement supérieur à 400 k€. Elle est constituée d'éléments qui facilitent la construction d'une chaîne de transmission complète. Elle inclut plusieurs oscilloscopes et générateurs arbitraires antennes et amplificateurs très large bande. Plusieurs de nos partenaires sont intéressés pour tester leurs techniques ou leurs algorithmes par exemple (IFSTART LEOST, IETR de Rennes, Télécoms Bretagne, London South Bank University, Université La Sapienza de Rome). Nous mettons cette plateforme au service des enseignements spécifiques ou des projets de nos étudiants en masters.

### • Syfra
<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>FIGURE 3.3 – Quelques équipements de la plateforme UWB</figcaption></figure>

La deuxième est la plateforme d'investissement PISM SYFRA (System For smart Road Application) budget : 440 k€ financé par CPER-CISIT (International Campus on Safety and Intermodality In Transportation) dont je suis coresponsable. La plateforme prend la forme d'une voiture intelligente dans son environnement intelligent. Le véhicule embarque des capteurs de perception de l'environnement ainsi que des systèmes embarqués offrant des services de communication, de localisation et d'aide à la conduite. Le parking est équipé de capteurs et des systèmes de communication et localisation dédiés. Notre but est de promouvoir le domaine des transports intelligents à la fois en recherche et en enseignement dans la région et de fédérer plusieurs actions collaboratives et pédagogiques dans ce domaine. Cette plateforme est dédiée au développement des systèmes embarqués selon trois volets d'investigation : Recherche, Formation et Transfert de technologie.

• ITS-COM

La dernière est la plateforme ITS-COM (Inteligent transportation systeme communica-
tion) budget : 400 k€ financement hétérogène. Notre but est d'établir une couverture
Hybrid 4G et ITS-G5. Une première partie des équipements ITS-G5 couvrira la bretelle
d'autoroute ainsi que la route départementale menant à l'université, et la deuxième
partie sera déployée tout au long du Campus du Mont Houy pour assurer une cou-
verture optimale. Cette plateforme fonctionnera en tandem avec la nouvelle piste de
<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>FIGURE 3.4 – photo de la plateforme Syfra</figcaption></figure>
test automobile qui sera hébergée dans notre université. J'ai activement participé au dimensionnement de cette piste ainsi que son montage (budget 3,5 M€, lancement des travaux est prévu en janvier 2019).

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>FIGURE 3.5 – a :RSU ; b :OBU ; c :l'interface de gestion de la plateforme ITS-COM</figcaption></figure>

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>FIGURE 3.6 – Plan de déploiement des RSU sur le campus et sur la voie publique.</figcaption></figure>
**3.5 Publications et production scientifique**

**3.5.1 Articles dans une revue internationale avec comité de lecture**

1 R. Sadli, C. Tatkeu, K. Hamidoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, *UWB radar recognition system based on HOS and SVMs, The Institution of Engineering and Technology Sonar & Navigation*, (IET Radar, Sonar & Navigation), Volume 12, Issue 10, p. 1137 - 1145, October 2018.

2 F. SALEM, **Y. Elhillali**, S. NIAR, *Efficient modeling of IEEE 802.11p MAC output process for V2X interworking enhancement, The Institution of Engineering and Technology Networks*, (IET Networks), Volume 7, Issue 4, p. 210 - 219, July 2018.

3 K. Hamidoun, R. Sadli, **Y. Elhillali**, R. Elassali, A. Rivenq-Menhaj, K. Elbaamrani, *Implementation of a new IR-UWB system based on M-OAM modulation on FPGA component, International Journal of Wireless & Mobile Networks*, (IJWMN), vol. 10(2), April 2018.

4 A. Sassi, **Y. Elhillali**, F. Charfi, *Evaluating experimental measurements of the IEEE 802.11p communication using ARADA LocoMate OBU device compared to the theoretical simulation results, Wirel. Pers. Commun.*, vol. 97(3), p. 3861-3874, 2017.

5 J. Zaidouni, A. Rivenq-Menhaj, K. Ghoumid, S. Mekaoui, A. El-Moussati, **Y. Elhillali**, *Improving ROCs of constant false alarm coded anti-collision radar in very noised cases, Int. J. Electron. Telecommun.*, vol. 63(2), p. 127-135, 2017.

6 R. Elassali, K. Hamidoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, F. Elbahhar, K. Elbaamrani, L. Maatougui, *Performance evaluation of high data rate M-OAM UWB physical layer for intelligent transportation systems, Wirel. Pers. Commun.*, vol.94(4), p. 3265-3283, 2017.

7 N. Touati, C. Tatkeu, A. Rivenq-Menhaj, T. Chonavel, **Y. Elhillali**, *Multi-user radar waveforms based on doubly coded Costas signals, IET Radar Sonar Navig.*, vol. 11(2), p. 277-284, 2017.

8 A. Elabboubi, F. Elbahhar, M. Heddebaut, R. Elassali, **Y. Elhillali**, *DS-UWB and TH-UWB energy consumption comparison, J. Telecomm. Inf. Technol.*, vol.1, p. 101-109, 2016
9 A. Elabboubi, F. Elbahhar, M. Heddebaut, R. Elassali, **Y. Elhillali**, *Energy efficiency analysis of a TR-UWB system*, **J. Comput. Sci.** vol. 12(1), p. 19–30, 2016.

10 A. Sassi, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, F. Charfi, L. Kamoun, *Enhancing V2X communication based on a new comb-pilot estimation approach*, **Int. J. Veh. Technol.**, Hindawi, article ID 8341490, 14 pages (available online : http://www.hindawi.com/journals/ijvt/aip/8341490, 2016).

11 L. Sadoudi, E. Moulin, J. Assaad, F. Benmeddour, M. Bocquet, **Y. Elhillali**, *Experimental study of acoustic noise correlation technique for passive monitoring of rails*, **Mat. Sci. Appl.**, vol. 7(12), p. 848–862, 2016.

12 K. Hamidoun, R. Elassali, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, K. Elbaamrani, F. Boukour, *A new multi-user ultra wide band system based on modified Gegenbauer functions and M-OAM modulation for communication of intelligent transportation systems*, **Wirel. Pers. Commun.**, vol. 82(4), p. 2115–2134, 2015.

13 I. Kossonou, **Y. Elhillali**, M. Bocquet, A. Rivenq-Menhaj, J. Assaad, *Non-iterative three dimensional positioning algorithm based on time difference of arrival technique*, **International Journal of Computer Science Issues**, (IJCSI), vol. 11(2), p. 19–29, 2014.

14 T. Tahri, **Y. Elhillali**, L. Sakkila, A. Rivenq-Menhaj, *UWB cooperative radar for localization and communication dedicated to guided transport*, **Int. J. Intell. Syst. Appl.**, vol. 6(10), p. 27-33, 2014

15 A. Elabed, F. Elbahhar, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, R. Elassali, *UWB Communication System Based on Bipolar PPM with Orthogonal Waveforms*, **Wireless Engineering and Technology**, vol. 3(3), Article ID:21474, 8 pages, 2012.

16 A. Sassi, F. Charfi, L. Kamoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, *OFDM transmission performance evaluation in V2X communication*, **International Journal of Computer Science Issues**, IJCSI Press, vol. 9, p 141–148, 2012.

17 H. LIU, S. Niar, **Y. Elhillali**, A. RIVENQ-MENHAJ, *Embedded Architecture with Hardware Accelerator for Target Recognition in Driver Assistance Systems.*, **ACM SI-GARCH Computer Architecture News**, (ACM CAN), ISSN 0-89791-534-8, 2011.

18 **Y. Elhillali**, C. Tatkeu, P. Deloof, L. Sakkila, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, *Enhanced*
high data rate communication system using embedded cooperative radar for intelligent transports systems, Transport. Res. Part C : Emerging Technol., vol. 18(3), p. 429-439, 2010

19 J. Khan, S. Niar, M. Saghir, **Y. Elhillali**, A. Menhaj-Rivenq, *Trade-off exploration for target tracking application in a customized multiprocessor architecture*, **EURASIP J. Embedded Systems**, paper 175043, p. 1–21, 2009.

20 **Y. Elhillali**, C. Tatkeu, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, J.P. Ghys, *Location and communication using cooperative radar system dedicated to guided transports*, **Transport. Res. Part C: Emerging Technol.**, vol. 16(2), p. 141–152, 2008.

21 **Y. Elhillali**, A. Rivenq, C. Tatkeu, J.M. Rouvaen, J.P. Ghys, *Embedded localization and communication system designed for intelligent guided transports*, **Eurasip Journal of Embedded Systems**, art. no. 79095, p. 1–8, 2007.

22 L. Sakkila, P. Deloof, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, S. Niar, *A real time signal processing for an anticollision road radar system*, **IEEE Intelligent Transportation Systems Newsletter**, vol. 9, p. 19–23, March 2007.

23 B. El-Khaldi, J.M. Rouvaen, A. Rivenq, **Y. Elhillali**, *Averaging and oversampling correlator receiver with input quantization*, **Digital Signal Processing**, vol. 16(2), p. 120–136, 2006.

### 3.5.2 Conférences internationales avec comité de lecture et actes

1 F. Salem, **Y. Elhillali**, S. Niar, *QoS-based Sequential Detection Algorithm for Jamming Attacks in VANET*, **Future Network Systems and Security**, (FNSS 2018), Paris, France, juillet. 2018.

2 F. Salem, **Y. Elhillali**, S. Niar, *Stochastic modeling of IEEE 802.11p MAC output process for V2X interworking enhancement*, **2017 IEEE Symposium on Communications and Vehicular Technology**, (SCVT 2017), DOI10.1109/SCVT.2017.8240315, Nov. 2017.

3 F. Salem, **Y. Elhillali**, S. Niar, *User Model-Based Method for IEEE 802.11p Performance Evaluation in Vehicular Safety Applications*, **2017 IEEE International Conference on Vehicular Safety Applications**, (SCVT 2017), DOI10.1109/SCVT.2017.8240315, Nov. 2017.
rence on Vehicular Electronics and Safety Vienna, Austria, p. 63–68, 2017.

4 R. Sadli, L. Maatougui, **Y. Elhillali**, C. Tatkeu, A. Rivenq, *Implementation of the 4th Order High Order Statistics (HOS) Based on FPGA for an UWB Short-Range Radar Receiver*, **TELECOM'2017 & JFMMA 10**, 11, Rabat, Maroc, May 2017.

5 R. Sadli, **Y. Elhillali**, L. Sakkila, A. Rivenq, C. Tatkeu, *The 4th Order Statistics on Ultra Wideband Short-Range Radar (UWB-SRR) for Cyclist Detection*, **3rd Annual International Conference on Transportation**, Athens, Greece, June 2017.

6 I. Alouani, S Niar, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, *Auto-tuning fault tolerance technique for DSP-based circuits in transportation systems*, **1st Workshop on Resource Awareness and Application Autotuning in Adaptive and Heterogeneous Computing, RES4ANT 2016**, Dresden, Germany, march 14-16, CEUR Workshop Proc. 1643, p. 33–37, 2016.

7 F. Elbahhar, A. Elabboubi, M. Heddebaut, **Y. Elhillali**, *An energy efficiency modulation comparative study in AWGN channel with path-loss*, **Proceedings of 2nd International Conference on Electrical Sciences and Technologies in Maghreb**, CISTEM 2016, Marrakech, Morocco, october 26-28, paper ID171, 2016.

8 L. Maatougui, K. Hamidoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, A. Hajjaji, H. Ouamane, *An autonomous IR-UWB receiver applied for intelligent transportation system*, **Proceedings of 2nd International Conference on Electrical Sciences and Technologies in Maghreb**, CISTEM 2016, Marrakech, Morocco, october 26-28, 2016, paper ID373, 2016.

9 M. Ouadou, O. Zytoune, D. Aboutadjine, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, *Cluster-tree topology adapted for indoor environment in Zigbee sensor network*, **11th International Conference on Future Networks and Communications**, FNC 2016, Montreal, QC, Canada, August, Session S-2 - Topological Aggregation Procedia, published in Comput. Sci. vol. 94, p. 272–279, 2016.

10 G. Pertuisot, N. Belanger, **Y. Elhillali**, A.M. Eltawil, F.J. Kurdahi, S. Niar, *A co-design space exploration tool for avionic high performance heterogeneous embedded architectures*, **2016 11th International Design & Test Symposium**, (IDT), p. 77–82, 2016.
11 A. Sassi, F. Charfi, L. Kamoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, *A bayesian network based estimation technique for IEEE 802.11P vehicular communication systems*, **Proceedings of 12th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference**, IWCMC 2016, Paphos, Cyprus, September 5-9, p. 806–811, 2016.

12 I. Alouani, **Y. Elhillali**, S. Niar, A. Rivenq, *Modeling Transistor Level Masking of Soft Errors in Combinational Circuits*, **IEEE East-West Design and Test Symposium**, EWDTS, 2015.

13 L. Maatougui, K. Hamidoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, A. Hajjaji, H. Ouahmane, *IR-UWB cognitive radio system based on the M-OAM modulations*, **2nd International Conference on Wireless Technologies, Embedded and Intelligent Systems**, WITS 2015, Fez, Morocco, April 29-30, 2015, session COD - Information Coding and Transmission, paper COD-6, Mediterr. Telecomm. J. vol. 5(2), p. 98–103, 2015.

14 L. Maatougui, K. Hamidoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, A. Hajjaji, H. Ouahmane, *Intelligent receiver for M-OAM IR-UWB modulations system*, **Proceedings of 4th IEEE International Conference on Advanced Logistics and Transport**, IEEE ICALT 2015, Valenciennes, France, May 20-22, Session #LSCM - Logistics & Supply Chain Management LSCM II, paper LSCM34, p. 111–115, 2015.

15 L. Maatougui, H. Ouahmane, A. Hajjaji, K. Hamidoun, A. Rivenq-Menhaj, **Y. Elhillali**, *Spectrum sensing applied to IR-UWB system based on M-OAM*, **Proceedings of 3rd World Conference on Complex Systems**, WCCS 2015, Marrakech, Morocco, 6 pages, e-ISBN 978-1-4673-9669, November 2015.

16 M. Ouadou, O. Zytoune, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, D. Aboutadjine, *Minimum spanning tree topology in real Zigbee-Arduino sensor network*, **Proceedings of 7th EAI International Conference on Ad Hoc Networks**, AdHocNets 2015, San Remo, Italy, September 1-2, p. 57–68, 2015.

17 A. Sassi, F. Charfi, L. Kamoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, *Experimental measurement for vehicular communication evaluation using OBU ARADA system*, **Proceedings of 11th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference**, IWCMC 2015, Dubrovnik, Croatia, August 24-28, 2015, p. 1358-1364, 2015

18 A. Elabboubi, F. Elbahhar, M. Heddebaut, **Y. Elhillali**, *An energy efficiency modula-
tion comparative study for a railway beacon, *Proceedings of 7th International Symposium on Signal, Image, Video and Communications*, ISIVC 2014, Marrakech, Morocco, november 19-22 session on Intelligent Transport System, paper 30, 4 pages, e-ISBN 978-1-4244-5997-1, 2014.

19 A. Elabboubi, F. Elbahhar, M. Heddebaut, **Y. Elhillali**, *Comparison of UWB modulations over Nakagami-m fading channels with path-loss for an energy efficient railway beacon application*, **Proceedings of 2014 IEEE International Conference on Ultra-Wideband**, ICUWB 2014, Paris, France, september 1-3, 2014, session S18 - Special Session on Transport Systems, p. 427-432, 2014.

20 K. Hamidoun, R. Elassali, **Y. Elhillali**, K. Elbaamrani, A. Rivenq-Menhaj, F. Boukour, *UWB M-OAM architecture for intelligent transportation system*, **Proceedings of 7th International Symposium on Signal, Image, Video and Communications**, ISIVC 2014, Marrakech, Morocco, november 19-22, session on Intelligent Transport System, paper 32, 5 pages, e-ISBN 978-1-4244-5997-1, 2014.

21 K. Hamidoun, R. Elassali, **Y. Elhillali**, K. Elbaamrani, A. Rivenq-Menhaj, F. Boukour, *UWB System Based on the M-OAM Modulation in IEEE 802.15.3a Channel*, **Doctoral conference on Computing Electrical and Industrial Systems 2014**, Springer, p. 507-514, 2014.

22 I. Kossonou, **Y. Elhillali**, M. Bocquet, A. Rivenq-Menhaj, J. Assaad, *Direct path detection algorithm in multiple input single output configuration for transport applications*, **Proceedings of 2014 IEEE International Conference on Ultra-Wideband**, ICUWB 2014, Paris, France, september 1-3, session S18 - Special Session on Transport Systems, p. 438-443, 2014.

23 L. Sakkila, A. Rivenq, C. Tatkeu, **Y. Elhillali**, J-P. Ghys, *Performances of Micropower UWB Radar Using Orthogonal Waveforms*, **Wireless Engineering and Technology**, vol. 5(3), p. 74-87, 2014.

24 N. Touati, C. Tatkeu, A. Rivenq, A. Chonavel, **Y. Elhillali**, *Pulse compression waveforms design and cross-ambiguity processing for radar applications*, **Proceedings of 7th International Symposium on Signal, Image, Video and Communications**, ISIVC 2014, Marrakech, Morocco, session on Intelligent Transport Systems, paper 31, 4 pages, e-ISBN 978-1-4244-5997-1, 2014.
25 N. Touati, C. Tatkeu, A. Rivenq, A. Chonavel, **Y. Elhillali**, *Multiuser phase coded Costas signals with improved cross-correlation and partial cross-ambiguity properties*, **International Radar Conference 2014**, october, p. 1–6, 2014.

26 A. Elabboubi, F. Elbahhar, M. Heddebaut, **Y. Elhillali**, "*A Comparison of energy efficiency for UWB modulations*, **Proceedings of 4th Workshop of COST Action IC0902, Cognitive Radio and Networking for Cooperative Coexistence of Heterogeneous Wireless Networks***, Rome, Italy, october 9-11, 2 pages, 2013.

27 G.C. Ferrante, **Y. Elhillali**, M.G. Di Benedetto, F. Boukour, A. Rivenq-Menhaj, *Experimental acquisition of UWB channel impulse responses*, **Proceedings of 4th Workshop of COST Action IC0902, Cognitive Radio and Networking for Cooperative Coexistence of Heterogeneous Wireless Networks**, Rome, Italy, October 2013, Session #2 - WG1, 3 pages, 2013.

28 K. Hamidoun, R. Elassali, **Y. Elhillali**, F. Elbahhar, A. Rivenq, *New Adaptive Architectures of Coding and Modulation UWB for infrastructure-vehicle communication*, **ISVIC**, Valenciennes, 4-6 Juillet 2012.

29 T. Tahri, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, *UWB cooperative radar for location and communication dedicated to railway transport*, **Proceedings of 6th International Symposium on Signal, Image, Video and Communications**, ISIVC 2012, Valenciennes, France, paper ID 42, p. 263-266, July 2012.

30 A. Elabed, **Y. Elhillali**, R. Elassali, F. Boukour, A. Rivenq, *Novel coding techniques dedicated to UWB for V2V communication System*, **Proceedings of First International Conference on Mobility, Security, and Logistics in Transport**, MSLT 2011, Hammamet, Tunisia, may 31-june 3, 2011.

31 N. HARB,S. NIAR, M. Saghir, **Y. Elhillali**, R. BEN ATITALLAH, *Dynamically Reconfigurable Architecture for a Driver Assistant System*, **IEEE Symposium on Application Specific Processor**, SASP 2011, San Diego, California, USA, juin 2011.

32 A. Elabed, F. Boukour, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, *Bipolar PPM coding for asynchronous multi-users UWB communications*, **2nd World Congress on Computer Science and Information Engineering**, CSIE 2011, June 2011, Changchun, China, 2011.

33 I. Kossonou, **Y. Elhillali**, M. Bocquet, J. Assaad,A. Rivenq, I. Doumbia, *Three-*
dimension localization method based on time difference of arrival for ultra wide band,
**Proceedings of 2nd International Conference on Indoor Positioning and In-
door Navigation**, IPIN 2011, Guimarães, Portugal, september 21-23, pp.1-4, 2011.

34 I. Kossonou, **Y. Elhillali**, M. Bocquet, J. Assaad, A. Rivenq, I. Doumbia, *Optimisa-tion of three-dimensional hyperbolic location method, Proceedings of First Internatio-nal Conference on Mobility, Security, and Logistics in Transport*, MSLT 2011, Hammamet, Tunisia, may 31-june 3, 2011.

35 A. Sassi, F. Charfi, L. Kamoun, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, *The impact of mobility on the performance of V2X communication, Proceedings of 4th International Conference on Logistics*, LOGISTIQUA 2011, Hammamet, Tunisia, may 31-june 3, p. 434-438, 2011.

36 H. LIU, S.Niar, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, *Heterogeneous Embedded Architec-ture for Target Recognition in a Driver Assistant System, 2nd International Work-shop on Highly Efficient Accelerators and Reconfigurable Technologies*, HEART 2011, London, juin 2011.

37 L. Sakkila, A. Rivenq, C. Tatkeu, **Y. Elhillali**, J.-P. Ghys, J.M. Rouvaen, *Methods of target recognition for UWB radar, IEEE Intelligent Vehicles Symposium*, p. 949-954, 2010.

38 L. Sakkila, A. Rivenq, C. Tatkeu, **Y. Elhillali**, F. Boukour, J.M. Rouvaen, *Comparison of classical and orthogonal UWB waveforms for radar applications, Proceedings of 6th International Colloquium on Signal Processing & its Applications*, CSPA 2010, Malacca, Malaysia, p. 1-5, May 2010.

39 **Y. Elhillali**, R. Elassali, F. Boukour, A. Elabed, A. Rivenq, *Comparison of two coding techniques dedicated to UWB V2V communication system, Proceedings of the 9th International Conference on Intelligent Transport Systems Telecommunications*, ITST 2009, Lille, France, october 20-22, p. 673-676, 2009.

40 L. Sakkila, A. Rivenq, F. Boukour, C. Tatkeu, **Y. Elhillali**, J.M. Rouvaen, *Collision avoidance radar system using UWB waveforms signature for road applications, Proceedings of the 9th International Conference on Intelligent Transport Systems Telecommunications*, ITST 2009, Lille, France, October 2009, p. 223-226, 2009.
41 I.R. Quadri, **Y. Elhillali**, S. Meftali, J.L. Dekeyser, *Model based design flow for implementing an anti-collision radar system*, **Proceedings of the 9th International Conference on Intelligent Transport Systems Telecommunications**, ITST 2009, Lille, France, p. 604–608, October 2009.

42 2009 : L. Sakkila, Y. Zaidouni, A. Rivenq, F. Boukour, C. Tatkeu, **Y. Elhillali**, J.M. Rouvan, *High order statistic receiver applied to UWB radar*, **Proceedings of the 2009 IEEE Pacific Rim Conference on Communications, Computers and Signal Processing** PacRim 2009, Victoria, Canada, august 23-26, p. 643-647, 2009.

43 J. Khan, S. Niar, A. Rivenq-Menhaj, **Y. Elhillali**, *Radar Based Collision Avoidance System Implementation in a Reconfigurable MPSoC*, **9th International Conference on Intelligent Transportation System & Telecommunications**, ITST 2009, Lille, septembre. 2009.

44 J. Khan, S. Niar, M. Saghir, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, *Driver assistance system design and its optimization for FPGA based MPSoC*, **Proceedings of the 7th IEEE Symposium on Application Specific Processors**, SASP 2009, San Francisco, CA, USA, p. 27–28, July 2009.

45 L. Sakkila, C. Tatkeu, F. Boukour, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, *UWB Radar system for road anti-collision application*, **Information and Communication Technologies : From Theory to Applications** ICTTA 2008, p. 1-6, 2008.

46 L. Sakkila, **Y. Elhillali**, F. Boukour, A. Rivenq, C. Tatkeu, J.M. Rouvaen, *Multi-users UWB inter vehicles communication system using MGF and DS-CDMA*, **10th International Conf. on Applications of Advanced Technologies in Transportation**, AATT 2008, ID 287, 2008.

47 C. Tatkeu, F. Boukour, L. Sakkila, **Y. Elhillali**, P. Deloof, A. Rivenq, J.P. Ghys, *Radar system for collision avoidance and target detection in confined areas and subway environment*, **Proceedings of the 2nd International Conference on Wireless Communications in Underground and Confined Areas**, ICWCUCA 2008, Val-d'Or, Québec, Canada, august 25-27, 1-2,
http://www.icwcuca.ca/documents/CharlesTatkeuok_000, 2008.

48 J. Khan, S. Niar, A. Rivenq-Menhaj, **Y. Elhillali**, *Multiple Target Tracking System Design for Driver Assistance Application*, **Design & Architectures for Signal and**
Image processing, Brussells, Belgium, pp. 8, novembre 2008.

49 J. Khan, S. Niar, A. Rivenq-Menhaj, **Y. Elhillali**, *FPGA Implementation of an MPSoC for Driver Assistance System Based on Multiple Target Tracking with Radar*, **34th Euromicro SEAA Conference 2008**, SEAA 2008, Parma, Italie, septembre 2008.

50 J. Khan, S. Niar, **Y. Elhillali**, A. Rivenq-Menhaj, J. DEKEYSER, *An MPSoC Architecture for the Multiple Target Tracking Application in Driver Assistant System*, **19th IEEE International Conference Application-specific Systems, Architectures and Processors**, ASAP 2008, Leuven, Blegium, juillet 2008.

51 L. Sakkila, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, *Short range automotive radar based on UWB pseudo-random coding*, **International Conf. on Intelligent Transportation Systems and Telecommunications** ITST-07, p. 1-6, 2007.

52 **Y. Elhillali**, C. Tatkeu, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, *A novel multiplexing method for high data rate communication systems*, **IEEE Vehicular Technology Conf.**, VT-2006, art. 4109876, 2970-2973, 2006.

53 J. Khan, **Y. Elhillali**, S. Niar, A. Rivenq-Menhaj, *A low Speed Digital Correlator Architecture Optimized For Resource Savings*, **Reconfigurable Communication-centric SoCs**, RECOSOC 2006, MONTPELLIER (Fr), juillet 2009.

54 C. Tatkeu, P. Deloof, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, *A cooperative radar system for collision avoidance and communication between vehicles*, **IEEE Conf. on Intelligent Transportation Systems** ITSC 2006, art. 1707354, p. 1012-1016, 2006.

55 **Y. Elhillali**, C. Tatkeu, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, *Implementation of a localization and communication system dedicated to guided transports*, **Conf. on Intelligent Transport System Telecommunications**, ITST 2005, Brest 27-29 juin 2005.

56 C. Tatkeu, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, *Evaluation of coding methods for the development of a radar sensor for location and communication dedicated to guided transports*, **IEEE Vehicular Technology Conf.**, vol. 60(3), p. 395-402, 2004.
**3.5.3 Article dans une revue nationale avec comité de lecture**

1. C. Tatkeu, **Y. Elhillali**, P.G. Deloof, A. Rivenq-Menhaj, *Système de communication et de localisation basé sur un radar coopératif à corrélation pour les transports guidés urbains*, RTS Recherche Transports Sécurité, vol. 24, p. 97-113, 2007.

**3.5.4 Communications Nationales avec actes**

1 R. Sadli, L. Maatougi, **Y. Elhillali**, C. Tatkeu, A. Rivenq, *Implementation of the 4th order high order statistics (HOS) based on FPGA for an UWB shortrange radar receiver*, **Actes de TELECOM'2017, 10èmes Journées Franco-Maghrébines des Micro-ondes et leurs Applications**, Rabat, Maroc, session D - Signaux &amp; Images, papier D.4, 4 pages, mai 2017.

2 L. Sadoudi, M. Bocquet, E. Moulin, **Y. Elhillali**, F. Benmeddour, J. Assaad, *Contribution au développement d'un réseau sans fil pour le contrôle santé intégré (CSI) des structures*, **Actes des 17èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral en Micro-Nanoélectronique**, JNRDM 2014, Villeneuve d'Ascq, France, 4 pages, mai 2014.

3 L. Sadoudi, M. Bocquet, E. Moulin, **Y. Elhillali**, F. Benmeddour, J. Assaad, F. Benmeddour, *Contribution au développement d'un réseau sans fil pour le contrôle santé intégré (CSI) des structures*, **Actes des 17èmes Journées Nationales du Réseau Doctoral en Micro-Nanoélectronique**, JNRDM 2014, Villeneuve d'Ascq, France, 4 pages, mai 2014.

4 K. Hamidoun, R. Elassali, K. Elbaarani, **Y. ELHillali**, F. Elbahhar, A. Rivenq-Menhaj, *Comparaison entre les formes d'onde Gegenbauer et Hermite dans un système IR-ULB synchrone et asynchrone basé sur les modulations M-OAM*, **TELECOM'2013; 8èmes Journées Franco-Maghrébines des Micro-ondes et leurs applications**, Marrakech, Maroc, papier 257, 4 pages, mars 2013.

5 T. Tahri, M. Heddebaut, A. Rivenq-Menhaj, L. Sakkila, **Y. Elhillali**, *Simulation électronomagnétique d'une structure rayonnante entre 2 et 6 GHz*, **Actes de TELECOM'2011, 7èmes Journées Franco-Maghrébines des Micro-ondes et leurs Applications**, Tanger, Maroc, session E1, CDROM, papier 113, p.1-6, mars 2011.
6 P. Deloof, A. Rivenq-Menhaj, **Y. Elhillali**, C. Tatkeu, A. Elabed, *Codage numérique appliqué au radar embarqué routier, Actes de TELECOM'2009, 6èmes Journées Franco-Maghrébines des Micro-ondes et leurs Applications*, Agadir, Maroc, F4, p. 1–4, mars 2009.

7 L. Sakkila, A. Rivenq-Menhaj, **Y. Elhillali**, C. Tatkeu, A. Elabed, *Un radar ULB basé sur les statistiques d'ordres supérieurs pour la détection d'obstacles routiers, Actes de TELECOM'2009, 6èmes Journées Franco-Maghrébines des Micro-ondes et leurs Applications*, Agadir, Maroc, F2, p. 1–4, mars 2009.

8 J. Khan, **Y. Elhillali**, S. Niar, A. Rivenq-Menhaj, *A Multiple Target Tracking SoC for Transport Security, Colloque du GDR SOC SIP*, Paris, juin 2007.

**3.5.5 Chapitre de livre**

1. L. Sakkila, C. Tatkeu, **Y. Elhillali**, A. Rivenq, J.M. Rouvaen, *Short range radar based on UWB technology, Radar Technology*, INTECH - ISBN 978-953-307-029-2, p. 19–38, 2010.

**3.5.6 Brevet**

1. C. Tatkeu, T. Pham, A. Rivenq-Menhaj, S. Niar, R. Greff, **Y. Elhillali**, *Dispositif de détection d'obstacles comportant un système de restitution sonore*, brevet 2010 :
   FR2946936 (A1) 2010-12-24, avec extensions :
   WO2010149927 (A2) 2010-12-29
   WO2010149927 (A3) 2011-02-17
   EP2445759 (A2) 2012-05-02
   FR2946936 (B1) 2012-11-30
   EP2445759 (B1) 2013-08-28
# Chapitre 4

## Présentation détaillée des travaux de recherche encadrés

### Sommaire

<table><tr><td>4.1</td><td>Présentation du contexte</td><td>54</td></tr><tr><td>4.1.1</td><td>Systèmes de communication dans les transports</td><td>55</td></tr><tr><td>4.1.2</td><td>Systèmes de localisation et de détection d'obstacles</td><td>56</td></tr><tr><td>4.1.3</td><td>Intégration des systèmes au moyen de circuits logiques programmables</td><td>57</td></tr><tr><td>4.1.4</td><td>Réseaux de capteurs</td><td>57</td></tr><tr><td>4.1.5</td><td>Présentation de la suite du chapitre</td><td>58</td></tr><tr><td>4.2</td><td>Thèses soutenues</td><td>58</td></tr><tr><td>4.2.1</td><td>Thèse de SAKKILA Laila</td><td>58</td></tr><tr><td>4.2.2</td><td>Thèse de ELABED Amel</td><td>60</td></tr><tr><td>4.2.3</td><td>Thèse de KOSSONOU Ignace</td><td>61</td></tr><tr><td>4.2.4</td><td>Thèse de TAHRI Tarik</td><td>63</td></tr><tr><td>4.2.5</td><td>Thèse de TOUATI Nadjah</td><td>64</td></tr><tr><td>4.2.6</td><td>Thèse de HAMIDOUN Khadijah</td><td>66</td></tr><tr><td>4.2.7</td><td>Thèse de ELABBOUBI Adil</td><td>68</td></tr><tr><td>4.2.8</td><td>Thèse de SASSI Aymen</td><td>70</td></tr></table>
<table><tr><td>4.2.9</td><td>Thèse de ALOUANI Ihsen</td><td>71</td></tr><tr><td>4.2.10</td><td>Thèse de MAATOUGI Lamyae</td><td>73</td></tr><tr><td>4.2.11</td><td>Projet de Thèse de SALEM Fatma</td><td>74</td></tr><tr><td>4.2.12</td><td>Thèse de PERTUISOT Geoffroy</td><td>75</td></tr><tr><td>4.3</td><td>Thèses en cours</td><td>76</td></tr><tr><td>4.3.1</td><td>Projet de Thèse de SAHRAOUI Selima</td><td>76</td></tr><tr><td>4.3.2</td><td>Projet de Thèse de SADLI Rahmad</td><td>76</td></tr><tr><td>4.3.3</td><td>Projet de Thèse de RIBOUH Soheyb</td><td>78</td></tr><tr><td>4.3.4</td><td>Projet de Thèse de DIDOUH Ahmed</td><td>79</td></tr><tr><td>4.3.5</td><td>Projet de Thèse de KIASSI Mouad</td><td>80</td></tr></table>

## 4.1 Présentation du contexte

A la suite de la courte introduction fournie au chapitre précédent, j'exposerai de façon plus détaillée les travaux de recherche que j'ai encadrés. Dans le cadre de ma thèse de Doctorat intitulée: "Etude et réalisation d'un système de communication et de localisation, basé sur les techniques d'étalement de spectre, dédié aux transports guidés", j'ai proposé un système de communication, détection et d'identification de rames de métros automatisés, afin d'optimiser, faciliter et enrichir la gestion des réseaux de transports guidés automatiques.

Par la suite, j'ai poursuivi mes travaux de recherche et encadré un certain nombre de travaux de thèses. Ces derniers peuvent être classés dans quatre grands Domaines. Le premier concerne la problématique des systèmes de communication dans les transports. Le second Domaine est celui relatif aux systèmes de localisation et de détection d'obstacles. Le troisième consiste en la réalisation et l'intégration des systèmes au moyen de circuits logiques programmables. Le dernier Domaine, abordé plus récemment, est consacré à l'étude du réseau de capteurs (WSN, Wireless Sensor Nets) constitué par un ensemble de véhicules susceptibles de communiquer entre eux.

L'évolution de mes activités à travers ces domaines s'est opérée de fil en aiguille suivant les résultats obtenus durant les thèses que j'ai encadrées ou les projets de recherche auxquels j'ai eu la chance de participer. Mon implication dans le premier et
deuxième domaine s'est imposée par la nature même de la thématique des ITS. En effet
dans cette thématique, il y a un fort besoin de perception d'environnement, de localisa-
tion et de communication. Historiquement ces fonctionnalités étaient réalisées par des
systèmes indépendants. Une de nos motivations était de proposer un seul système qui
assure plusieurs fonctionnalités en même temps. Concernant le troisième domaine, je
m'y suis intéressé par intérêt scientifique et aussi pour notre souhait de démontrer la
faisabilité des algorithmes proposés et de développer un POC fonctionnant en temps
réel pour chaque système que nous concevons. Par la suite, j'ai souhaité prendre de la
hauteur dans les couches OSI et de ne pas me limiter à la couche physique. Alors je me
suis intéressé au dernier domaine surtout avec l'avènement du cross layer et la motiva-
tion de consolider les fonctionnalités complémentaires ou redondantes des différentes
couches. Plusieurs thèses que j'ai encadrées sont financées par des projets. Ceci nous a
assuré une certaine autonomie pour le financement, mais impose parfois que le travail
de thèse porte plus sur de la recherche appliquée.

4.1.1 Systèmes de communication dans les transports

Mon premier Domaine de recherche est l'Étude et la réalisation de systèmes de com-
munication spécialisés pour les transports, pour lequel nous avons le plus fréquem-
ment utilisé une technique à faible ou moyenne portée et haut-débit, la technique Ul-
tra Large Bande (ULB). Je me suis intéressé aussi à des techniques moins large bande
comme l'ITS-G5 et la 5G. Ce Domaine sera dans la suite désigné comme "Domaine A".
Une présentation de divers aspects de la technique ULB est introduite dans l'Annexe
A.

L'objectif de cette partie de mes travaux est de développer de nouvelles techniques
de modulation, de codage et d'accès multiple, elles aussi présentées dans l'Annexe
A, afin d'améliorer la communication inter-véhicules ou véhicules-infrastructures, en
augmentant le débit offert et en diminuant le taux d'erreur par bit transmis, selon les
exigences de chaque type d'application. Pratiquement toutes les thèses que j'ai enca-
drées relèvent en grande partie de ce Domaine.
4.1.2 Systèmes de localisation et de détection d'obstacles

De nos jours, l'explosion des sciences et techniques a conduit aux systèmes de position-
nement et de localisation par satellites comme le GPS (Global Positionning System),
qui ont maintenant prouvé leur efficacité, leur précision et leur caractère indispensable
pour les applications en milieu non confiné (outdoor).

Les systèmes de localisation modernes présentent des insuffisances au niveau des ap-
plications en environnement confiné (indoor), soit à cause de la fréquente non-disponi-
bilité des signaux (GPS) dans ce type d'environnement, soit par leur manque de pré-
cision, même quand ils utilisent des antennes relais (pseudo-lites) á l'entrée des zones
non couvertes ou encore d'autres technologies terrestres. En effet, on rencontre dans
les milieux confinés d'autres difficultés : l'existence de nombreux trajets multiples, la
non-visibilité directe entre émetteur et récepteur (No Line Of Sight, NLOS en anglais).
Ces difficultés rendent très complexe l'estimation exacte de certains paramètres de po-
sition, d'où le problème de précision rencontré dans la majorité des systèmes de loca-
lisation.

Les transmissions Ultra-Large Bande (ULB) de par leur très grande précision tempo-
relle potentielle et la faible puissance d'émission qu'ils nécessitent (voir Annexe A),
constituent une excellente candidate pour résoudre les problèmes en milieu confiné
et leur utilisation en milieu libre peut également s'avérer avantageuse [Fon01, Gez09].
Les généralités sur les systèmes de positionnement sont données dans l'Annexe B. Ce
Domaine sera dans la suite désigné comme "Domaine B".

Dans chaque cas particulier, il convient de déterminer :

* la forme d'onde la mieux adaptée parmi la gaussienne et ses dérivées, les formes d'ondes générées à partir de fonctions orthogonales (Gegenbauer, Hermite).

* la modulation la plus efficace dans les environnements de propagation visés en termes de robustesse vis-à-vis du canal de propagation et d'erreur de localisation, comme les modulations PPM (Pulse Position Modulation), PAM (Pulse Amplitude Modulation), antipodale, etc,

* les techniques d'accès multiples les plus fiables pour l'application visée : les techniques temporelles et fréquentielles classiques, celles d'étalement à partir de sé-
quences directes (DS-CDMA, Direct Sequence-Code Division Multiple Access), ou par sauts temporels (TH-CDMA, Time Hopping-Code Division Multiple Access), ou encore des techniques plus exotiques,

* les récepteurs les mieux adaptés compte tenu du canal de propagation,

* la technique de radio-localisation la plus adéquate pour obtenir la précision dé-
sirée (par exemple centimétrique en 3-D), associée à un temps de calcul raison-
nable : Time Of Arrival (TOA), Time Difference Of Arrival (TDOA), Angle Of
Arrival (AOA), associationTOA/AOA.

4.1.3 Intégration des systèmes au moyen de circuits logiques pro-
grammables

L'implémentation de démonstrateurs de nos systèmes passe par la mise au point de systèmes embarqués. Avec l'émergence d'applications complexes, ces systèmes embarqués doivent être à la fois performants et fiables. En vertu de leur nature reconfigurable, les FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) représentent un pas considérable pour résoudre le compromis entre performances et flexibilité. Cependant, la reconfiguration dynamique souffre toujours d'une limitation liée à la latence de reconfiguration et constitue donc un point-clé. Les circuits électroniques sont sensibles aux erreurs et défauts transitoires, dont l'impact peut s'avérer catastrophique pour la fiabilité des systèmes embarqués, au sein d'applications critiques comme les systèmes de transport.

Ce Domaine sera dans la suite désigné comme "Domaine C". L'Annexe C en fournit des éléments de base.

4.1.4 Réseaux de capteurs

Dans le passé, certains travaux ont été effectués au sein de notre équipe sur les réseaux de capteurs, relativement au positionnement optimum de ces capteurs, l'optimisation du routage des informations dans le réseau et la minimisation de la consommation d'energie [She07a-c]. Des applications aux réseaux constitués sur la base de composants Zigbee ont aussi été testées [Oua15-16].
Mes projets de recherche actuels tentent de converger vers des réseaux de véhicules équipés de capteurs intelligents développés au sein de notre laboratoire. Le travail en visagé consiste principalement en la conception d’algorithmes et d’architectures réseau permettant d’optimiser la communication entre les noeuds et de minimiser la consommation énergétique, dans le cadre de la communication inter-véhiculaire et entre véhicules et infrastructure. Ce Domaine sera dans la suite désigné comme "Domaine D".

### 4.1.5 Présentation de la suite du chapitre

Dans la suite, je présente successivement les différentes thèses de Doctorat que j’ai encadrées, classées selon leurs dates de soutenance. Chacune d’elles est reliée au divers Domaines définis ci-dessus, les objectifs, solutions retenues et résultats obtenus en sont aussi présentés succintement.

## 4.2 Thèses soutenues

### 4.2.1 Thèse de SAKKILA Laila

Cette thèse, encadrée à 50% sous la direction du Professeur J.M. Rouvaen et intitulée "Etude et implémentation d'un radar ultra large bande pour la détection et la reconnaissance d'obstacles en milieu routier", a été soutenue le 3 décembre 2009 à l'Université de Valenciennes [Sak09a]. Le travail a fait l'objet de 5 publications [Sak10b, Sak14, Elh10, Tah14, Maa17] et de 8 communications [Sak07a, 07b, 08a, 08b, 09b, 09c, 10a, Tat08]. Le sujet est fortement lié aux Domaines A, B.et, dans une moindre mesure, C. L'objectif de ce travail était de concevoir et de réaliser une fonction de détection d'obstacles bas coût sur un système embarqué, afin de prévenir et d'éviter des collisions. Le capteur adéquat pour cette fonctionnalité est le radar, du fait de son immunité aux conditions climatiques et environnementales. La présentation du radar proposé permet de définir un cahier des charges.

Les différentes formes d'ondes pressenties pour la réalisation du système radar ULB. sont comparées en termes de précision, par simulation et mesures. L'aspect accès multiple est traité en vue d'assurer la cohabitation entre plusieurs véhicules équipés de
radar avec le moins d'interférences possibles. La réalisation du récepteur adapté au radar ULB pour la détection d'obstacles est ensuite abordée. Une originalité de ce travail consiste en l'étude des récepteurs à corrélation adaptés à la technologie ULB. La théorie de détection du radar ULB en terme de probabilité de détection et de probabilité de fausse alarme permet de positionner au mieux le seuil de détection et de décider ou non de la présence d'une cible. Les réseaux de Caractéristiques Opérationnelles du Récepteur (COR) sont tracés. Enfin, les algorithmes basés sur les Statistiques d'Ordres Supérieurs (SOS) sont introduits afin de réduire l'effet du bruit impulsionnel reçu, dans le but d'améliorer la détection et de permettre l'automatisation de notre système.

Un prototype de laboratoire, dont plusieurs architectures sont envisagées et comparées, est présenté et développé. En vue d'évaluer les performances du radar ULB, plusieurs tests et mesures, mettant en œuvre plusieurs scénarios en environnement réel, sont présentés. Les résultats obtenus sur des signaux modélisés et des signaux réels sont conformes à ceux obtenus avec Matlab. La faisabilité de l'unité de traitement temps réel, est démontrée.

La faculté de reconnaissance des types d'obstacles détectés, en vue d'éliminer ceux qui ne représentent pas de danger dans la phase de suivi d'obstacles, est ensuite considérée. Ceci est possible grâce à la signature radar donnée par chaque type d'obstacle, caractéristique de la nature de l'obstacle. Une architecture complète dédiée à la reconnaissance d'obstacles en temps réel a été proposée. Un algorithme permettant la détection d'obstacles et en même temps l'identification du type d'obstacle est établi. Une base de données contenant les signatures associées aux obstacles les plus courants a été construite.

En conclusion, les objectifs de cette thèse concernant l'étude, la réalisation et le test d'un radar anticollision courte portée basé sur la technique ULB ont été atteints. Le système permet de calculer la distance séparant le véhicule d'un éventuel obstacle avec une précision pouvant atteindre 5 à 10 cm. Il permet aussi d'assurer la gestion multi-useres avec très peu d'interférences dans le milieu réel, ce qui s'avère original, vu le peu d'études consacrées à la conception d'un radar à accès multiple. La capacité du système à reconnaître les types d'obstacles détectés et à identifier leur nature est satisfaisante. Finalement la faisabilité d'une réalisation temps réel du radar ULB à l'aide de circuits programmables FPGA Xilinx (Virtex 5) est établie. Une solution est proposée pour implémenter le corrélateur, qui permet une décomposition de la tâche en plusieurs sous-corrélations fonctionnant en parallèle à 750MHz. Àlong terme, ce
radar ULB (ici en bande de base) sera porté autour de la fréquence autorisée pour les radar anti-collision (79 GHz). Cette migration en fréquence préservera certaines performances du radar ULB en bande de base (accès multiple, précision), mais d'autres seront vraisemblablement altérées (signature radar, ...).

### 4.2.2 Thèse de ELABED Amel

Cette thèse, encadrée à 35% sous la direction du Professeur A. Rivenq et intitulée "Étude et conception d'un système IR-UWB dédié aux communications sans fils haut débit" [Ela12a], a été soutenue le 27 janvier 2012 à l'Université de Valenciennes. Le travail a fait l'objet d'une publication [Ela12b] et de 3 communications [Ela11a, Ela11b, Elh11]. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et C. Madame ELABED est actuellement en poste dans l'industrie.

L'objectif de ce travail de thèse est la mise en œuvre de nouvelles techniques de codage pour les signaux Ultra Large Bande (ULB) dans le but d'augmenter le débit offert et d'améliorer la robustesse du lien de communication pour des applications multi-médias et transport (communication véhicule-infrastructure). Le développement d'un système de communication sans fil haut débit, basé sur la technique ULB impulsionnelle (IR-UWB), est prévu. De nouvelles modulations dites "M-OAM" ont été proposées et se sont avérées plus adéquates et plus efficaces pour une communication haut débit que les solutions classiques, en utilisant comme critères l'adéquation à l'application visée et les performances obtenues en réception. Des algorithmes de traitement de signaux adaptés à ce nouveau type de codage ont été proposés et testés. L'aspect multi-userisateurs a aussi été pris en compte pour minimiser les interférences et améliorer la synchronisation. Après une étape de simulation, un prototype a été réalisé pour procéder aux premiers tests des performances du système en conditions réelles, en fonction de la forme d'onde et du type de modulation utilisée.

Finalement, une unité de traitement en temps réel sur une plateforme FPGA Xilinx Virtex 5, offrant des temps de calcul suffisamment brefs avec une horloge à 3GHz, a été réalisée sur la base d'algorithmes de corrélation fonctionnant en parallèle sur des architectures reconfigurables. Des simulations, effectuées avec des signaux théoriques et réels, ont permis d'obtenir des résultats conformes à ceux des simulations avec Matlab, ce qui montre la faisabilité de cette unité de traitement temps réel. Une architecture
complète dédiée au décodage des modulations M-OAM a aussi été proposée.

Les travaux de cette thèse ont démontré la possibilité de réaliser un système ULB impulsionnel offrant les plus hauts débits existant actuellement (si l'on exclut ceux atteints uniquement avec la fibre optique). Le système ULB conçu offre la possibilité d'un débit adaptatif (scalable) selon les besoins et la qualité de transmission requise.

Il restera à réaliser les codeurs-décodeurs en technologie FPGA (travaux futurs avec Altera et le LAMIH) et à implémenter des algorithmes plus rapides en augmentant le parallélisme et en accélérant les processus de re-configuration. Il conviendra aussi de tester d'autres canaux de propagation en milieu libre et en milieu confiné, d'autres récepteurs (Rake), de concevoir des architectures assurant la double fonctionnalité de communication et de localisation pour les transports (Thèse de Mr Tarik TAHRI), de réaliser un système adaptatif (scalable) offrant des débits adaptables selon les besoins (collaboration avec l'ENSA de Marrakech).

### 4.2.3 Thèse de KOSSONOU Ignace

Cette thèse, encadrée à 30% sous la direction du Professeur A. Rivenq et intitulée "Étude d'un système de localisation 3-D haute précision basé sur les techniques de transmission Ultra Large Bande à basse consommation d'énergie pour les objets mobiles communicants" [Kos14b], a été soutenue le 27 mai 2014 à l'Université de Valenciennes. Le travail a fait l'objet d'une publication [Kos14a] et de 5 communications [Kos11a, 11b, 11c, 12, 14c]. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et B. Monsieur Kossonou est actuellement employé par l'entreprise TRW.

Les transmissions ULB, comme nous l'avons dit plus haut permettent de remédier aux insuffisances des systèmes classiques de localisation. Cette technique a été choisie pour mettre au point un procédé de localisation endogène permettant d'assurer, avec précision, la continuité des services de localisation dans les environnements indoor. Le procédé s'appuie sur un algorithme non-itératif de localisation en trois dimensions (3-D) (voir section B.5.3.3 dans l'Annexe B) qui permet de réduire le temps de calcul et la consommation énergétique. Il utilise la technique temporelle de différentiation du temps d'arrivée (TDOA), qui permet de mieux tirer profit de la bonne résolution temporelle de l'ULB sans problème de synchronisation entre l'émetteur et le récepteur. Pour la transmission ULB les techniques d'accés multiple par séquence directe
(DS-CDMA) [Gol67,Pet95, Pic82] et par sauts temporels (TH-CDMA) [Iac02, Mag01, Nak06] ont été considérées.

Les différents blocs du système ont été modélisés [Pro00] afin de simuler le système
dans le canal Gaussien (AWGN) et les canaux IEEE.802.15.4a indoor. Il a été ensuite
testé dans différents environnements réels en laboratoire.

Le démonstrateur du système de positionnement réalisé utilise un code pseudo-aléatoire différent pour chaque station de base, modulé par une impulsion de localisation, les codes permettant de différencier les signaux des différents émetteurs. Les instants d'arrivée de chaque signal sont obtenus au moyen d'un récepteur à corrélation implémenté sur MATLAB (post-traitement), ce qui permet de déduire les différences de temps d'arrivée, variables d'entrée de l'algorithme de localisation 3-D.

Différentes géométries ont été testées en variant la position de la cible (matérialisant le mobile à positionner) et les stations de base. Il ressort des résultats que les erreurs de localisation sont fonction de la position estimée, mais demeurent raisonnables. Pour un système de localisation 3-D, avec la technique d'accès multiple DS-CDMA, l'erreur est légèrement supérieure à celle pour la technique TH-CDMA. Ces résultats expérimentaux confirment ceux des simulations réalisées. L'influence de la configuration géométrique des stations de base sur la précision de localisation a été également mise en évidence.

Le système de localisation 3-D, basé sur la technologie radio impulsionnelle ULB pro-
posé permet d'atteindre des erreurs de localisation centimétriques en 3-D pour les ap-
plications indoor. De plus, il est susceptible de fournir un service supplémentaire de
communication. En présence d'un canal de propagation multitrajets, on pourrait tirer
avantage de la technique de retournement temporel [Fal13], qui exploite les multitra-
jets pour obtenir un gain de focalisation (principe du retour inverse).

Le passage à un démonstrateur totalement intégré nécessitera la miniaturisation des
antennes et l'augmentation de l'ouverture de leur diagramme de rayonnement. De
plus, il conviendra d'implémenter les fonctions actuellement réalisées en différé (post-
traitement Matlab pour obtenir les différences de temps d'arrivée des signaux et exé-
cuter l'algorithme de positionnement 3-D) sur des circuits FPGA.
4.2.4 Thèse de TAHRI Tarik

Cette thèse, encadrée à 50% sous la direction du Professeur A. Rivenq et intitulée "Systèmes radars coopératifs multimodes pour la détection, l'identification des obstacles sur les voies, la localisation et la transmission de données trains-infrastructures", a été soutenue le 29 septembre 2014 à l'Université de Valenciennes [Tah14b]. Le travail a fait l'objet de 2 publications [Tha12, Tha14a]. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et B. Monsieur TAHRI est actuellement en poste dans l'enseignement privé.

L'objectif consistait en l'étude et le développement d'un système radar coopératif capable d'assurer, à la fois, une localisation de précision centimétrique, une communication avec un débit de l'ordre d'1 Gbits/s, ainsi qu'une identification des obstacles présents sur les voies. Dans cette optique, l'utilisation de la technologie ULB s'impose (d'où le lien avec le domaine A). Les nouvelles techniques ULB proposées dans la thèse ont été étudiées en détail théoriquement et par simulation sur ordinateur. La localisation au moyen d'un radar ULB, qui se ramène à la mesure d'une distance, a aussi été étudiée (d'où un lien avec le domaine B). Dans ce cadre, différentes techniques de multiplexage et plusieurs techniques de modulation telles que la PPM, l'OAM, la 2 pi-M, et la DS-CDMA ont été développées. Ces techniques ont pour but de séparer les signaux de communication et les signaux de localisation, ainsi que d'augmenter le débit des transmissions de données. Des études théoriques alliées à des simulations ont été réalisées, afin de les comparer en termes de taux d'erreur binaire et de débit.

Les résultats théoriques et les simulations du système proposé ont été validés par des
expérimentations menées dans un environnement réel. La structure d'un radar coopé-
ratif correspondant au cahier des charges a été conçue, un prototype en a été réalisé et
testé expérimentalement en laboratoire. Les mesures obtenues ont permis d'effectuer
des traitements aboutissant à la détermination, à la fois, de la précision moyenne de
localisation et de la qualité d'identification d'obstacles, ainsi que celle de la qualité de
transmission (par mesure du taux d'erreur binaire).

Les résultats expérimentaux ont permis de confirmer les résultats de simulation des
propriétés du système étudié et, aussi, de valider la qualité de transmission des tech-
niques de multiplexage proposées, telle que la 2π-OAM qui permet bien d'atteindre un
débit avoisinant 1 Gbits/s.
4.2.5 Thèse de TOUATI Nadjah

Cette thèse, encadrée à 30% sous la direction du Professeur A. Rivenq et intitulée "Optimisation des formes d'ondes d'un Radar d'aide à la conduite automobile, robustes vis-à-vis d'environnements électromagnétiques dégradés", a été soutenue le 20 novembre 2015 à l'Université de Lille I [Tou15a]. Le travail a fait l'objet de 3 publications [Tou15b, 16, 17] et de 4 communications [Tou13a,13b, 14a, 14b]. Le sujet lié au Domaine A. Madame TOUATI est actuellement employée par l'entreprise VALEO Stuttgart.

Ce travail est axé sur le développement d'un système radar multi-utilisateurs performant. De nouvelles formes d'ondes, possédant un niveau suffisamment faible d'interférences mutuelles tout en garantissant des propriétés individuelles intéressantes, basées sur la combinaison des codes fréquentiels de Costas et d'autres techniques de compression d'impulsion en exploitant les signaux de Costas modifiés, ont été proposées. L'approche utilisée consiste à remplacer les impulsions rectangulaires constitutives d'un code de Costas par d'autres impulsions offrant une diversité plus importante (nombre de codes disponibles dans une même famille), et d'explorer des types d'impulsions plus variés.

En particulier, nous avons exploité les codes de phase, les familles de séquences codées en amplitude ainsi qu'une approche originale qui consiste à un introduire un second code de Costas dans l'impulsion du code principal. Toutes ces approches ont été validées par simulation notamment pour définir les paramètres permettant de corriger le problème des lobes récurrents de la fonction d'autocorrélation. Ces approches ont été, ensuite, analysées et comparées selon plusieurs critères : produit bande passante × durée, consommation en bande passante, comparaison des enveloppes des signaux, des propriétés spectrales, des fonctions d'ambiguïté. Nous avons, en particulier, évalué les bornes de Cramer-Rao pour chaque forme d'onde, afin d'apprécier les performances optimales d'estimation de vitesse et de distance. Ces performances optimales sont quasiment similaires pour des formes d'ondes de même durée et même bande passante. La précision en estimation de vitesse est dégradée si une seule impulsion est utilisée, problème qui peut être surmonté utilisant des trains d'impulsions. La précision en vitesse a été améliorée dans un facteur égal au rapport entre la durée du train d'impulsions et celle d'une seule impulsion.

Le cas de l'environnement multi-utilisateurs a ensuite été traité en adaptant les formes d'ondes proposées à ce contexte par l'exploitation de la diversité des impulsions de
base ainsi que celle des codes de Costas. Dans un premier cas, le facteur retenu était l'orthogonalité des impulsions choisies. Ainsi, nous avons pu, à l'aide d'un même code de Costas et d'une famille d'impulsions orthogonales, synthétiser une famille de formes d'ondes présentant un minimum d'inter-ambiguïté dans une zone Doppler restreinte. Le nombre de formes d'ondes a été amélioré au prix d'un PSLR (Peak to SideLobe Ratio, rapport pic sur niveau du lobe secondaire) plus bas de 2 à 3 dB en moyenne par rapport aux signaux de Costas ayant un minimum de coïncidences proposés par la littérature. Dans le second cas, nous avons établi les conditions sur les codes de Costas qui permettent de conserver de bonnes propriétés d'inter-ambiguïté tout en élargissant le nombre de formes d'ondes, en exploitant plusieurs codes de Costas. Le critère de sélection de ces codes se base sur la minimisation du nombre de coïncidences dans la matrice d'inter-ambiguïté de chaque paire de codes. Ainsi, nous avons montré que le nombre de formes d'ondes synthétisées est largement amélioré par rapport à l'état de l'art car nous disposons de plus de degrés de liberté. L'amélioration est d'un facteur égal à la taille de la famille d'impulsions orthogonales utilisée. Les signaux proposés sont différents de ceux existants dans les radars automobiles actuels et les traitements usuels dans ce contexte ne s'y adaptent pas forcément en raison de la complexité introduite par la combinaison de diverses techniques de compression d'impulsions. Le traitement en réception est donc revu, afin de proposer les algorithmes d'estimation de distance et de vitesse qui s'adaptent au mieux à ces nouvelles formes d'ondes. Des méthodes plus génériques, telles que le traitement Doppler dans un train d'impulsions pour l'estimation de la distance et de la vitesse, sont explorées. Dans un souci d'amélioration du niveau de lobes secondaires dans l'espace distance-vitesse, des techniques fondées sur le Compressed Sensing ont été abordées et la validité de cette approche pour les formes d'ondes proposées est démontrée.

Pour finaliser l'étude, les performances des formes d'ondes ont été testées expérimentalement dans un environnement réel. Les propriétés des formes d'ondes sont conservées malgré les distorsions introduites par les différents étages de la chaîne de transmission. Les résultats pratiques et théoriques sont très proches en termes de niveaux des lobes secondaires, bien qu'il existe une distorsion importante au niveau de ces derniers, due à l'effet des antennes d'émission et de réception. La proposition de signaux de Costas modifiés, plus robustes à ces distorsions a permis d'améliorer le PSLR pratique de 1 à 3dB en moyenne. L'évaluation pratique des performances d'estimation a montré que, dans le cas du filtre adapté, les erreurs d'estimation sont très faibles et
s'approchent de celles données théoriquement par les bornes de Cramer-Rao. Dans
le cas du Compressed Sensing, les performances dépendent de l'espacement entre les
points de la grille et donc de la fréquence d'échantillonnage utilisée qui doit être limi-
tée pour garantir une complexité algorithmique raisonnable. Dans ce cas, les erreurs
d'estimation sont pratiquement égales à celles obtenus par filtrage adapté à la même
fréquence d'échantillonnage. L'analyse des signaux en sortie de ces deux détecteurs
a permis de confirmer que, malgré quelques fausses alarmes, le Compressed Sensing
montre de très bonnes performances en termes de niveau des lobes secondaires com-
paré au filtre adapté, surtout pour les faibles distances (SNR plus grand).

Les travaux menés ont permis de proposer un système radar multi-utilisateurs per-
formant, à la fois par les formes d'ondes innovantes qu'il emploie et par le traitement
efficace en réception qui permet d'estimer les paramètres de plusieurs cibles simulta-
nément.

4.2.6 Thèse de HAMIDOUN Khadijah

Cette thèse, en co-tutelle marocaine, encadrée à 30% sous la direction des Professeurs A. Rivenq et K. Elbaamrani et intitulée "Nouvelles Architectures Adaptatives de Modulation et Codage ULB selon la QoS requise pour la communication véhicule-infrastructure", a été soutenue le 29 février 2016 à l'Université Cadi Ayyad de Marrakech [Ham16]. Le travail a fait l'objet de 3 publications [Ham15,18, Ela17] et de 7 communications [Ham12, 14a, 14b, Maa15a, 15b,15c, 16]. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et C. Madame HAMIDOUN est actuellement en poste dans l'enseignement privé au Maroc.

L'objectif de ce travail de thèse est d'utiliser la technologie ULB pour concevoir un nou-
veau système de communication haut débit Radio Impulsionnelle (IR-ULB), basé sur
un nouveau schéma de modulation nommé M-OAM (M-Orthogonal Amplitude Mo-
dulation) et les formes d'ondes orthogonales MGF (Modified Gegenbauer Functions)
et dédié aux applications sans fil à courte portée, notamment pour les communications
multimédia et le transport intelligent (ITS). Les modulations M-OAM proposées sont
évaluées dans le canal AWGN et les canaux ULB à trajets multiples EEE.802.15.3a et
IEEE.802.15.4a. Les résultats de simulation montrent que la performance du système
proposé, en terme de taux d'erreur binaire (BER), est du même ordre que celle des
modulations ULB traditionnelles. Cependant, les modulations M-OAM offrent un très haut débit de données combiné avec une faible complexité d'implémentation. Un tel système doit permettre de servir un grand nombre d'utilisateurs simultanément avec une bonne qualité de service. Dans cette optique, une nouvelle technique d'accès multiple DS-MGF-OAM est proposée, qui fait usage de la technique DS-ULB et de l'orthogonalité des impulsions MGF pour permettre une communication efficace avec un nombre maximal d'utilisateurs. Néanmoins, l'effet des trajets multiples réduit la qualité de la transmission. Ainsi, la contribution de deux architectures de réception dans l'amélioration des performances est étudiée, à savoir le récepteur RAKE et l'égaliseur MMSE (Minimum Mean Square Error). L'étude montre que le système de communication M-OAM offre de bonnes performances en terme de qualité de services (QoS). pour un nombre d'utilisateurs allant au moins jusque 25.

Après l'étape de simulation, des expériences sont menées dont les résultats dans des environnements réels sont analysés et discutés. Enfin, un prototype de traitement en temps réel a été réalisé sur une plateforme FPGA possédant une fréquence d'horloge de 3GHz, grâce à des algorithmes parallèles implantés sur des architectures reconfigurables. Pour cela, le système M-OAM a été conçu et développé en utilisant la programmation VHDL et le logiciel ISIM. Une fois cette étape validée, l'implémentation a été effectuée sur la base du programme VHDL conçu lors de la simulation, après des modifications exigées par les caractéristiques des cartes FPGA et de la carte de conversion numérique-analogique utilisées.

Des tests personnalisés mis en place dans le laboratoire IEMN/DOAE grâce aux instruments numériques disponibles ont été exécutés sur l'implémentation obtenue dans des cas variés. Afin de poursuivre l'intégration du système, une architecture parallèle a été proposée pour la corrélation au niveau de récepteur. Cette corrélation est réalisée sous la forme de plusieurs sous-corrélateurs opérant en parallèle. Des signaux réels ont été utilisés pour effectuer des tests par simulation, puis directement sur l'implémentation, avec de bons résultats. Le bon fonctionnement de tous les blocs de notre système a été validé. Dans le but de faciliter la gestion du système implémenté, une interface utilisateur a été également développée en utilisant Visual C++. Les résultats de la corrélation ainsi que le signal reçu et traité peuvent ainsi être extraits et tracés. Pour compléter l'intégration, il sera intéressant de développer le système d'accès multiple DS-MGF-OAM proposé sur les composants FPGA, ainsi que les ordres supérieurs des modulations M-OAM à savoir 16-OAM, 64-OAM ou 32-OAM. Une description des
techniques de prototypage sur FPGA est donnée à l'Annexe C.

A l'issue de ces travaux, diverses voies d'amélioration future sont possibles : étude d'un système offrant à la fois un service de communication ULB haut débit basé sur les modulations M-OAM et un service de localisation 3-D de haute précision; étude de l'effet Doppler sur les performances du système relié au problème de mobilité du véhicule; optimisation du système de communication haut débit par l'amélioration de la portée de transmission; implémentation de la radio cognitive sur notre chaîne de transmission afin de réaliser un traitement aveugle des modulation M-OAM.

### 4.2.7 Thèse de ELABBOUBI Adil

Cette thèse, encadrée à 40% sous la direction du Professeur de M. Heddebaut et intitulée "Étude et évaluation de la consommation énergétique d'une balise ferroviaire fondée sur l'ULB et le Retournement Temporel", a été soutenue le 4 avril 2016 à l'Université de Valenciennes [Ela16c]. Le travail a fait l'objet de 2 publications [Ela16a, Ela16b] et de 5 communications [Ela13, 14a, 14b, Fal15, Elb16]. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et C. Monsieur ELABBOUBI travaille actuellement dans l'industrie au Maroc.

Le but de cette thèse est d'optimiser la consommation énergétique des systèmes ferroviaires et, en particulier, des applications de signalisation. Pour une localisation précise et un transfert de données entre voie et trains efficaces, les opérateurs utilisent des balises ferroviaires disposées entre les rails. La communication entre train et balise ne s'effectue que lorsque le train passe au-dessus de la balise, soit pendant une durée très courte. La balise demeure en veille, jusqu'à ce que le train la télé-alimente en s'en approchant par couplage inductif. Ceci nécessite que le train émette en continu un puissant signal radiofréquence. Le fait d'émettre continûment un signal puissant sans réelle nécessité, la difficulté de maintenance des balises liée à leur présence entre les rails, ainsi que la capacité de communication réduite des balises actuelles constituent autant de limitations importantes.

Pour remédier à ces limitations, une nouvelle génération de balises ferroviaires basées sur un lien radiofréquence doit être développée avec comme caractéristiques : une portée plus importante (passage de quelques centimètres à quelques mètres), une précision de localisation maintenue, sinon améliorée, possibilité d'implantation le long des
voies et non entre les rails. Une technique de focalisation du signal émis depuis la balise vers l'antenne embarquée sur le train est retenue. Pour l'alimentation de la balise, ni un couplage inductif, ni une alimentation de toutes les balises du réseau à partir d'une infrastructure centrale ne sont envisageables; une solution raisonnable et écos nome consiste à générer de l'énergie électrique basse tension localement en utilisant des énergies renouvelables (et en réduisant au maximum la consommation de l'électronique de la balise).

Dans cette optique, notre contribution consiste à développer une couche physique et à l'optimiser en termes d'énergie consommée en proposant les modulations, les techniques de codage, détection et de transmission les plus appropriées.

Pour le développement de cette balise ferroviaire, l'Ultra Large Bande (ULB) est choisi comme technique de communication radio sans fil. L'ULB permet la conception de systèmes d'émission et de réception économes en énergie, de complexité peu élevée, et à bas coût. La bande passante très élevée de l'ULB, pouvant atteindre 480 Mbps sur une portée de 10 mètres [WUSB], permet l'obtention d'un fort débit de communication afin d'échanger les informations utiles dans un faible laps de temps et sur une portée limitée. Il est alors nécessaire d'optimiser les impulsions ULB transmises (modulation, technique d'accès au canal, ...) en termes de consommation énergétique, tout en conservant le haut niveau de performance nécessaire.

Pour cela, la consommation de certains des composants électroniques clés constituant les émetteurs et les récepteurs, puis l'optimisation des algorithmes au niveau de la couche réseau afin de consommer moins d'énergie sont considérées. Un modèle énergétique de base est ensuite défini, pour la comparaison de divers types de modulation ULB et de différentes méthodes d'accès multiple.

La technique de focalisation du signal transmis par retournement temporel (RT) est alors décrite [Aba10, Ako05, Den11, Liu08, Sag09Sag09]. On peut ainsi focaliser l'énergie rayonnée depuis un émetteur (la balise) vers une zone d'espace particulière (là où le train attend une réception de données issues du sol), ce qui permet de réduire la pol- lution électromagnétique dans d'autres directions de l'espace non exploitées. La com- paraison entre les systèmes ULB avec ou sans retournement temporel est menée dans divers types de canaux. Le modèle énergétique est enfin étendu pour tenir compte de l'influence des interférences multi-utilisateurs sur la consommation.

L'implémentation de deux systèmes ULB sur FPGA (le premier utilisant une modulation PAM et le second une modulation PPM), est réalisée en utilisant le langage VHDL
afin de servir de base à la validation de l'apport des méthodes proposées et de calculer
les bilans de consommation associés des systèmes directement sur carte.

4.2.8 Thèse de SASSI Aymen

Cette thèse, en co-encadrement avec la tunisie, encadrée à 40% et intitulée "Étude et mise en oeuvre d'une solution cross-layer pour l'amélioration de la QoE dans les communications inter-véhiculaires, basée sur les réseaux bayésiens", a été soutenue le 25 novembre 2016 à l'Université de Sfax (Tunisie). Le travail a fait l'objet de 3 publications [Sas12, 14, 16b] et de 3 communications [Sas11, 15, 16a]. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et B. Monsieur SASSI est actuellement Maître de Conférences en Tunisie. Cette thèse concerne les technologies V2X : les systèmes de communication inter-véhiculaires (V2V) et véhicule-infrastructure (V2I). L'évaluation des performances de ces technologies constitue un pas décisif avant toute possibilité d'intégration et d'utilisation au sein de systèmes réels de communication V2X basés sur le standard IEEE 802.11.p (utilisant l'OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) dénommé Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE) [Zha13, Qiu15, Tor14].

Le contexte de nos travaux s'inscrit dans le cadre de l'amélioration de la Qualité de Service QoS pour les réseaux de communication V2X. Le but principal est de mettre en place un système de transmission fiable capable de résister à l'effet de la forte mobilité des véhicules tout en assurant des débits importants. A cet effet, l'étude et la mise en place d'une solution Cross-Layer basée sur les réseaux bayésiens ont été effectuées en vue d'assurer une meilleure qualité de services aux usagers de la route.

La particularité du système étudié porte sur le fait qu’il prend en compte un certain
nombre de variables hétérogènes relatives à l’environnement de la transmission, qui
sont répertoriées selon trois catégories. La première catégorie concerne l’information
à transmettre, en prenant en compte les indices de priorité des données et le type du
véhicule émetteur. La deuxième catégorie de variables concerne la quantification du
facteur obstacles, en considérant dans ce cas la vitesse et la direction du véhicule et le
milieu où il se trouve, qu’il soit à l’air libre, dans un tunnel ou même dans un parking.
La troisième catégorie prend en considération la qualité de la transmission précédente.
Une étude approfondie de la portée de communication V2X a été tout d’abord menée
en tenant compte de la mobilité des terminaux. La couche physique de l’IEEE 802.11p
a été simulée et des mesures ont été effectuées avec le système de transmission Arada LocoMate. Les résultats montrent la nécessité d'optimiser la qualité de transmission. A cet effet, une nouvelle technique de peigne-pilote pour améliorer la qualité de transmission OFDM a été proposée. En effet, la normalisation suppose un canal indoor et des terminaux stationnaires comme dans l'IEEE 802.11a. Afin de traiter le problème de la mobilité des terminaux, il est proposé d'utiliser une technique d'estimation du pilote afin de réduire le taux d'erreur par bit (BER) élevé.L'impact d'un ré-arrangement des symboles du pilote sur la qualité de transmission (QOT, Quality Of Transmission) est mis en évidence. De plus, une des contraintes de l'estimation du canal physique (PHY) est levée en ajoutant deux nouveaux symboles au pilote afin de permettre une estimation de canal par moindres carrés (LS, Least Squares) ou par minimisation de l'erreur quadratique moyenne (MMSE, Minimum Mean Square Error) au niveau du transmetteur.

A l'aide d'une série de simulations, le BER a été calculé en fonction du SNR (Signal to Noise Ratio, rapport signal à bruit). Ceci a permis de montrer que le ré-arrangement de la trame du pilote permet d'obtenir de bien meilleurs résultats que la trame classique standardisée et que les performances sont bien meilleures une fois les deux symboles supplémentaires ajoutés.

Il est extrêmement difficile de nouer une relation entre la qualité de transmission QoT d'un système de communication et son impact sur la qualité des services QoS assurés. Pour cela, une unité d'aide à la décision a été proposée, basée sur la fusion d'un grand nombre de paramètres afin de reproduire le raisonnement humain dans le cadre du diagnostic d'une transmission. Ce diagnostic permet d'évaluer l'éventuel état de la QoS et de rendre ainsi possible la recherche d'une solution adéquate pour l'optimiser. La méthode des réseaux bayésiens pour modéliser le problème est justifié par ses deux principales particularités : une relation causale entre plusieurs facteurs et l'aspect stochastique de la prise de décision. La méthode permet alors de diagnostiquer, de réagir et de prendre une décision dynamiquement.

### 4.2.9 Thèse de ALOUANI Ihsen

Cette thèse, encadrée à 50% sous la direction des Professeurs A. Rivenq et S. Niar et in- titulée "Conception de systèmes embarqués reconfigurables fiables et application dans
les sytèmes de transport par rail", a été soutenue le 30 janvier 2017 à l'Université de Valenciennes. Le travail a fait l'objet de 2 publications [Alo17c, Alo18] et de 10 communications [Alo12a, 12b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, Alo17a, 17b]. Le sujet est lié aux Domaines A et B et, plus fortement au domaine C. Monsieur ALOUANI occupe actuellement un poste d'MCF à l'Université de Valenciennes.

Dans cette thèse, une nouvelle technique de reconfiguration dynamique au niveau du grain-moyen pour les circuits à base de blocs DSP48E1 est proposée. L'idée est de programmer la reprogrammabilité des blocs DSP48E1 couplés avec un circuit d'interconnexion reconfigurable afin de changer la fonction implémentée par le circuit en un cycle d'horloge.

D'autre part, comme les nouvelles technologies s'appuient sur la réduction des dimensions des transistors ainsi que des tensions d'alimentation, les circuits électroniques sont devenus de plus en plus susceptibles d'erreurs transitoires. L'impact de ces erreurs au niveau système peut être catastrophique et les SETs (Single Event Transients) sont devenus une menace tangible pour la fiabilité des systèmes embarqués, en l'occurrence dans les applications critiques comme les systèmes de transport.

Les techniques de fiabilité qui se basent sur des taux d'erreurs (SERs) sur-estimés peuvent conduire à un gaspillage de ressources et par conséquent un coût en consommation de puissance électrique. Il est primordial de prendre en compte le phénomène de masquage d'erreur pour une estimation précise des SERs. Cette thèse propose une nouvelle modélisation inter-couches de la vulnérabilité des circuits qui combine les mécanismes de masquage au niveau transistor (TLM) et le masquage au niveau Système (SLM). Ce modèle est ensuite utilisé afin de construire une architecture adaptative tolérante aux fautes qui évalue la vulnérabilité effective du circuit en fonctionnement. La stratégie d'amélioration de fiabilité est adaptée pour ne protéger que les parties vulnérables du système, ce qui engendre un circuit fiable de coût optimisé. Les expérimentations effectuées sur un système de détection d'obstacles à base de radar pour le transport ferroviaire montrent que l'approche proposée permet d'établir un compromis fiabilité/ressources utilisées.

Les apports de cette thèse sont principalement :

- une technique de reconfiguration ultra-rapide pour les circuits à base de DSP, remédiant à une limitation du processus conventionnel de reconfiguration des FPGA, qui peut alors s'effectuer en une seule période d'horloge,

- une architecture reconfigurable tolérante aux défauts, grâce à la possibilité de chan-
ger la carte de redondance en cours d'éxécution sur la base d'une estimation de vulné-
rablilité.

4.2.10 Thèse de MAATOUGI Lamyae

Cette thèse, en co-tutelle marocaine, encadrée à 40% sous la direction des Professeurs A. Rivenq et H. Ouahman et intitulée "Développement d'un récepteur intelligent dédié aux systèmes sans fil basé sur les modulations M-OAM", a été soutenue le 12 avril 2017 à l'Université d'El Jadida [Maa17a]. Le travail a fait l'objet de 3 publications [Maa16b, Maa17b, Ela17] et de 4 communications [Maa15a, 15b, 15c, 16a]. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et C. Madame MAATOUGI occupe actuellement un postDoc à l'Université de Valenciennes.

Dans ces travaux de thèse est proposé un système de communication original permettant d'atteindre un haut débit et de répondre aux exigences de la qualité de service requise pour les communications courte portée dans le cadre du transport intelligent. Ce système se base sur la technologie Ultra Large Bande Impulsionnelle (IR-ULB) et sur un nouveau schéma de modulation nommé M-OAM (M-Orthogonal Amplitude Modulation).Les modulations M-OAM se basent sur le principe des modulations M-QAM en remplaçant les porteuses par des formes d'ondes ULB orthogonales de type MGF (Modified Gegenbauer Function). Ces modulations ont été évaluées sous les conditions d'un canal AWGN et des canaux IEEE 802.15.3a et IEEE 802.15.4a qui tiennent compte des paramètres réels de l'environnement routier.

En plus du haut débit exigé par les communications inter-véhiculaires, il faut assurer
un échange d'informations simultané entre plusieurs utilisateurs de la route et garan-
tir une bonne qualité de service. Dans cette optique, une nouvelle technique d'accès
multiple adaptée est proposée. Chaque utilisateur a la possibilité d'utiliser la modula-
tion OAM adéquate selon le débit désiré. Le récepteur de ce système se caractérise par
un aspect intelligent grâce à l'intégration des principes de la Radio Cognitive (RC) qui
permet de détecter l'arrivée du signal et d'identifier les paramètres de la modulation
utilisée afin de s'y adapter d'une façon autonome. Une bonne qualité de service est
assurée par la proposition d'une nouvelle technique de démodulation qui se base sur
les Statistiques d'Ordres Supérieurs (SOS) permettant d'éliminer le bruit Gaussien.
Enfin, un prototype utilisant le traitement en temps réel sur une plateforme FPGA
a été réalisé en exploitant des algorithmes parallèles sur des architectures reconfigurables. Les bonnes performances du système de communication M-OAM ont ainsi été démontrées et l'ensemble des aspects proposés a été validé expérimentalement au sein du laboratoire IEMN-DOAE.

Le système proposé répond aux exigences d'accès multiple, de l'intelligence du fonctionnement et de la qualité de transmission. Au niveau de l'émission, l'utilisateur sélectionne la modulation convenable au débit envisagé pour chaque application. Au niveau de la réception, le récepteur est capable de différentier entre la présence du signal et la présence du bruit avant de commencer son traitement et également d'identifier les paramètres de la modulation exploitée par chaque utilisateur. Cependant, au lieu d'avoir un récepteur pour chaque utilisateur, nous proposons un seul récepteur adaptatif à tous les utilisateurs. Ce dernier assure aussi une bonne qualité de transmission à travers la proposition d'une technique de démodulation qui se base sur les statistiques d'ordres supérieurs afin d'éliminer le bruit gaussien.

### 4.2.11 Projet de Thèse de SALEM Fatma

Cette thèse, encadrée à 40% sous la direction du Professeur S. Niar et intitulée "Fiabilité et sécurité des systèmes embarqués de communication dans les réseaux de véhicules intelligents : modélisation et optimisation", a débuté le 25 janvier 2016 à l'Université de Valenciennes. Elle a été soutenue le 06 septembre 2018 [Sal18]. Le travail a fait l'objet d'une publication [Sal17b] et de 3 communications [Sal17a, 17c, 18a]. Le sujet est forte-ment lié aux Domaines A et D.

Le terme Communication Véhicule avec l'extérieur (Vehicle-to-anything, V2X) fait ré-fence à un système de transport intelligent (Intelligent Transportation System, ITS) dans lequel les véhicules et l'infrastructure sont totalement connectés entre eux. Cette connectivité fournit une connaissance précise des situations de traffic tout le long du réseau routier, ce qui a pour conséquences d'améliorer la sécurité, de réduire la durée des bouchons et d'éviter des pertes économiques, tout en ouvrant la voie à une variété de nouvelles applications ITS visant la sécurité des routes ainsi que l'information et le divertissement des passagers. Les communications V2X sont basées sur la technologie de communication à courte distance (Dedicated Short-Range Communications, DSRC) et celle des réseaux cellulaires. Bien que d'importants progrès aient été accomplis dans
la recherche sur les V2X, quelques challenges demandent encore à être relevés et certains points clés nécessitent des études approfondies.

Cette thèse s'intéresse à deux des principaux problèmes à résoudre : la fiabilité et la sécurité des communications V2X.

Pour traiter l'aspect fiabilité, une méthode basée sur un modèle utilisateur est proposée pour évaluer la capacité du standard IEEE 802.11p à satisfaire les exigences de Qualité de Service (Quality-of-Service, QoS) nécessaires pour la dissémination des messages. La nouveauté de la méthode pour ce type d'application provient de la réduction du problème de la définition d'un modèle markovien à celui des moments en régime stationnaire du processus de retard induit. Ceci fournit une perception approfondie des paramètres de conception pour le standard IEEE 802.11p et ses fonctionnalités, permettant de proposer des reconfigurations en vue d'améliorer les performances. De plus, un modèle régénératif, qui traite le problème de la caractérisation des processus dans un environnement de traffic interconnectécomme celui d'un réseau V2X hybride à grande échelle, est proposé pour la première fois. Ceci constitue un outil essentiel pour obtenir des réseaux véhiculaires à grande échelle d'efficacité fonctionnelle adéquate.

Du point de vue de la sécurité, une nouvelle méthode d'optimisation est introduite. Elle consiste à relier les exigences de QoS de classes d'applications différentes avec les paramètres de conception de base du mécanisme de résolution de contention du protocole MAC de l'IEEE 802.11p. De plus, un nouvel algorithme de détection d'attaques par brouillage dans l'environnement véhiculaire est également proposé. L'algorithme utilise la méthode d'optimisation développée pour définir un seuil de détection et, en intégrant la méthode de détection séquentielle des changements, trace et détecte les attaques par brouillage dès que la valeur du seuil est dépassée. Des expériences analytiques et par simulation sont réalisées afin de valider les méthodes et modèles proposés et de prouver leur efficacité.

### 4.2.12 Thèse de PERTUISOT Geoffroy

Cette thèse CIFRE, que j'ai encadré à 30% sous la direction du Professeur A. Rivenq, en collaboration avec la Société AIRBUS Hélicoptères, a été interrompue après une année et demie par le départ en industrie du candidat en juin 2016. Le travail a fait l'objet d'une communication [Per16]. La collaboration avec la Société AIRBUS a été néanmoins
poursuivie.

## 4.3 Thèses en cours

Outre les thèses précédentes, j'encadre également quatre thèses non encore soutenues.

### 4.3.1 Projet de Thèse de SAHRAOUI Selima

Cette thèse, encadrée à 30% sous la direction du Professeur A. Rivenq et intitulée "Nouveaux systèmes de communication V2V basés sur la 5G", a débuté le 1er octobre 2015 à l'Université de Valenciennes. La soutenance est prévue pour en février 2019. Le travail a fait l'objet de 2 projets de publication en cours d'examen avec le professeur Ahmed ELTAWIL de l'UCI. Cette thèse concerne les communications V2V basées sur les techniques 5G Full Duplex, Le but est de permettre à des mobiles de communiquer directement et en même temps en utilisant une seule et même bande de fréquences, ce qui permettrait augmenter l'efficacité spectrale. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et C.

### 4.3.2 Projet de Thèse de SADLI Rahmad

Cette thèse, encadrée à 40% sous la direction des Professeurs A. Rivenq et C. Tatkeu, intitulée "Étude et développement d'un radar UWB OFDM MIMO", a débuté le 1er octobre 2015 à l'Université de Valenciennes. La soutenance est prévue pour février 2019. Le sujet est fortement lié aux Domaines B et C. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes concentrés sur l'identification des cibles radar Ultra-Wide Band (ULB), en particulier pour les piétons et les cyclistes. Ce travail comporte deux parties principales, la détection et la reconnaissance. Avant que les cibles radar puissent être identifiées, l'une des tâches importantes du système radar est la détection des cibles. Nous avons évalué deux approches différentes pour cette tâche de détection de cible. Dans la première approche du processus de détection, nous avons proposé et étudié un déteuteur de radar ULB robuste qui fonctionne sur des données radar 1-D (A-scan). Il s'agit
de la combinaison de HOS (statistique de l'ordre supérieur) et du détecteur de seuil automatique CA-CFAR (Cell-Averaging Constant False Alarm Rate). L'idée d'utiliser HOS est d'avoir une bonne estimation du retard temporel pour l'écho radar. HOS offre de meilleures performances que les statistiques de second ordre grâce à sa capacité à supprimer le bruit.

Nous avons évalué les performances entre le détecteur CA-CFAR à seuil automatique et le HOS avec la valeur de seuil fixée. À partir de cette comparaison, nous avons obtenu que les performances du détecteur HOS avec la valeur de seuil fixée sont meilleures que celles du détecteur CA-CFAR. Nous avons constaté que les performances du détecteur CA-CFAR dépendent du choix du numéro de cellule d'entraînement. Si le numéro de cellule d'apprentissage n'est pas correctement défini, le détecteur CA-CFAR entraîne de nombreuses fausses alarmes et fausses détections. D'autre part, nous avons besoin d'un détecteur robuste qui fonctionne avec la valeur de seuil automatique. De ce fait, nous avons proposé un détecteur de radar UWB robuste en combinant les détecteurs HOS et CA-CFAR.

Cette combinaison est effectuée en appliquant d'abord le HOS sur le signal reçu. En effet, le bruit n'est pas totalement éliminé, mais une grande partie de ce bruit peut être supprimés. Étant donné que le bruit du signal radar reçu est éliminé, nous implémentons le détecteur CA-CFAR. En faisant cette combinaison, nous avons enfin un détecteur de radar UWB à seuil automatique robuste.

Après avoir utilisé des données radar à une dimension 1-D, nous nous sommes rendus compte que pour les cibles comme les piétons et les cyclistes, le radar recevait un très faible rapport signal sur bruit (SNR) et perdait fréquemment la position de la cible. Par conséquent, afin d'améliorer le taux de détection, nous avons évalué l'approche des données radar 2D (B-Scan). Dans ce travail, nous nous sommes d'abord concentrés sur l'augmentation du rapport signal sur bruit (SNR) du radar en proposant une nouvelle méthode de suppression du bruit de fond. Nous nous sommes ensuite concentrés sur l'amélioration du taux d'identification de la cible radar grâce au réseau de neurones à convolution (CNN). Ainsi, afin d'augmenter le SNR du signal reçu, nous avons proposé une nouvelle méthode de suppression du bruit qui fonctionne sur ces données B-Scan. Il s'agit d'une combinaison de WSD (Wavelet Shrinkage Denoising) et de statistiques d'ordre supérieur (HOS). Pour évaluer les performances de la méthode proposée, différents types de techniques de suppression du bruit tels que l'analyse en com-
posantes principales (PCA), la décomposition en valeurs singulières (SVD), la WSD et la HOS ont été appliqués et les résultats analysés. Les SNR des résultats finaux ont été calculés pour comparer l'efficacité des techniques individuelles de suppression du fouillis. Les résultats montrent que les performances de la combinaison WSD et HOS sont supérieures à celles des autres méthodes.

A la phase d'identification, il existe également deux méthodes associées à deux approches de détection différentes, la SVM (Support Vector Machines) et les réseaux de neurones à convolution (CNN). La SVM est utilisé pour identifier la cible radar sur la base de la signature radar à 1 D obtenue à partir de la première approche du procédé de détection, et le CNN est appliqué à la signature radar à 2 D obtenue à partir de la seconde approche du procédé de détection. Les résultats montrent que les performances de la SVM sont bonnes, les taux de reconnaissance atteignant respectivement 96,23%, 95,25% et 97,23% pour le cycliste, le piéton et la voiture. Les résultats de la mise en œuvre de CNN sur des données radar bidimensionnelles montrent que la cible a potentiellement été classée, le taux d'identification pouvant être atteint jusqu'à 99,8%, 99,4% et 97,8% pour les voitures, les cyclistes et les piétons, respectivement.

### 4.3.3 Projet de Thèse de RIBOUH Soheyb

Cette thèse, encadrée à 50% sous la direction du Professeur A. Rivenq et intitulée "Étude et évaluation des technologies hybrides dédiées aux communications V2V et V2I" a débuté le 1er Novembre 2017 à l'Université de Valenciennes. La soutenance est prévue pour fin 2020. Le sujet est fortement lié aux Domaine A. Elle est menée dans le cadre des systèmes de transports qui ont connu une énorme évolution ces dernières années avec pour but de faciliter la vie des utilisateurs et d'accélérer la croissance économique à travers le monde. En Europe, des projets de recherche majeurs tels : InterCor, Scoop, Corridor et C-Roads, se sont orientés vers les systèmes de transports intelligents coopératifs (C-ITS) supportés notamment par le consortium C2C. Pour atteindre cet objectif, des normes (ETSI, ISO) et des standards de communications normalisés entre les véhicules (V2V) et entre les véhicules et l'infrastructure (V2I), ainsi que des expérimentations à large échelle ont été lancées. Ces communications sont assurées soit par le réseau wifi véhiculaire IEEE 802.11p (ITS-G5) ou par le biais des réseaux cellulaires (3G, 4G et 5G). Les systèmes de communication basés sur ITS-G5
supportent la transmission des données directe entre les véhicules, sans avoir besoin
de l'infrastructure réseau (RSU), avec un débit de 27 Mbit/s à forte mobilité. Mais il ne
prend en charge que les messages ETSI-ITS, tandis que les réseaux cellulaires sont plus
flexibles et peuvent prendre en charge tout format de données. Ces réseaux actuels ne
permettent pas des communications V2V directes (sans passer par la BTS). Les nou-
velles architectures radio ITS convergent vers les communications hybrides (utilisant
la norme ITS-G5 et les réseaux cellulaires en parallèle). L'objectif de cette thèse est de :

* Valider les spécifications fonctionnelles des normes et standards de communications V2X et participer ainsi à la rédaction des livrables de ces normes dans le cadre du projet européen InterCor.

* Étudier les nouvelles techniques de codages adaptés assurant l’intégrité et la sécurité des signaux transmis.

* Faire une étude comparative des différentes architectures radio proposées pour les communications hybrides en France et en Europe.

* Étudier l'effet de la mobilité sur les systèmes de communications véhiculaires.

* Effectuer des tests en environnement réel d'un récepteur universel.

4.3.4 Projet de Thèse de DIDOUH Ahmed

Cette thèse, encadrée à 50% sous la direction du Professeur A. Rivenq et intitulée
"Étude et évaluation des nouvelles techniques de sécurité dans la communication entre
véhicules." a débuté en juillet 2018 à l'Université de Valenciennes. La soutenance est
prévue pour fin 2021. Le sujet est fortement lié au Domaine A.

Cette thèse s'effectue dans le même cadre que la précédente, sauf quelle s'intéresse
aux aspects de sécurité dans les communications intervéhicule. elle prend en compte
les communications effectuées soit par réseau wifi véhiculaire IEEE 802.11p (ITS-G5)
ou par le biais des réseaux cellulaires (3G, 4G et 5G). La sécurité au sein de ces sys-
tèmes est actuellement gérée par le système PKI avec un serveur PKI centralisé. L'idée
est de passer de ce genre d'architecture centralisée qui a besoin de la validation d'un
seul côté à une architecture distribuée qui permet la validation d'un grand nombre de
nœuds communicants. la technologie Blockchain peut être un atout pour l'utilisation
de ce type d'architecture. L'objectif de cette thèse est de :

* Valider les spécifications fonctionnelles des normes et standards de communications V2X et participer ainsi à la rédaction des livrables de ces normes dans le cadre du projet européen InterCor.

* Étudier les nouvelles techniques de codages adaptés assurant l'intégrité et la sécurité des signaux transmis.

* Faire une étude comparative des différentes architectures de sécurité proposées pour les communications véhiculaires en France et en Europe.

* Étudier l'effet de la mobilité sur les systèmes de communications véhiculaires.

* Effectuer des tests en environnement réel des communications véhiculaires sécurisés.

### 4.3.5 Projet de Thèse de KIASSI Mouad

Cette thèse, encadrée à 30% sous la direction du Professeur M. Duquennoy et intitulée "Le développement de capteurs ultrasonores SAW intelligents et communiquant pour le contrôle des structures." a débuté le 8 janvier 2018 en cotutelle entre l'Université de Valenciennes et Université Chouaib Doukkali. La soutenance est prévue pour fin 2021. Le sujet est fortement lié aux Domaines A et D.

Cette thèse concrétise une collaboration intergroupe de notre laboratoire. En effet les activités du groupe TPIA (TRANSDUCTION, PROPAGATION ET IMAGERIE ACOUSTIQUE) concernent le domaine de l'acoustique physique et les activités de recherche visent globalement à comprendre les phénomènes d'interaction ondes ultrasonores avec la matière, à proposer différentes méthodes d'analyse adaptées au suivi de l'intégrité des structures et des propriétés des matériaux. Les enjeux de ce sujet de thèse sont d'étudier la possibilité de faire un contrôle non destructif de façon autonome et sans-fil par des capteurs SAW (à ondes acoustiques de surface) pour qu'ils soient les moins intrusifs possibles pour la structure à surveiller. Les capteurs seront à terme à demeure sur la structure et pourront communiquer par ondes électromagnétiques. Ainsi, il faudra étudier dans quelle mesure la technologie radio choisie est capable de communiquer et de fournir de l'énergie aux capteurs et sous quelles caractéristiques physiques
(puissance restituée, fréquence, etc.). Il est nécessaire de définir les limites de la technologie radio permettant de réceptionner les informations recueillies sur les capteurs SAW. La conception de ces capteurs et/ou d'un réseau de capteurs s'appuiera sur les technologies radio innovantes en plus d'une identification unique de chaque capteur au sein du réseau par des étiquettes radiofréquence comportant un identifiant propre, permettant le transfert de données de façon robuste, faible consommation et bas coût. Parmi les solutions étudiées, la technique RFID semi-passive pourrait répondre aux deux enjeux majeurs qui sont la réduction de la consommation en énergie et la minimisation des capteurs.
<figure><img src="image_15.png" /></figure>
# Chapitre 5

# Conclusion générale et perspectives

## Sommaire

<table><tr><td>5.1 Conclusion générale</td><td>83</td></tr><tr><td>5.2 Perspectives</td><td>84</td></tr><tr><td>5.2.1 Continuation et développement des axes actuels</td><td>84</td></tr><tr><td>5.2.2 Projets concernant les transports intelligents</td><td>85</td></tr><tr><td>5.2.3 Initiative IEMN concernant le projet phare de "Télécoms UHD"</td><td>86</td></tr><tr><td>5.2.4 Action "Miroir intelligent" - TIGA</td><td>88</td></tr></table>

## 5.1 Conclusion générale

Dans ce manuscrit, de taille respectable malgré mes désirs initiaux de concision, j'ai tenté tout d'abord de donner, dans deux chapitres assez brefs, un aperçu synthétique de mes travaux d'enseignement et de recherche, ainsi que des responsabilités administratives que j'ai assumées dans ces deux cadres.

J'ai exposé ensuite, dans un chapitre plus étoffé, les thèses que j'ai encadrées, en me limitant à leurs objectifs et leurs résultats, retombées et perspectives. J'ai enfin développé quelques détails scientifiques et techniques dans le cadre de plusieurs annexes assez volumineuses.
Ces thèses sont en grande majorité reliées entre elles par une certaine "filiation", déve-
loppant en cascade ou simultanément des thématiques (communication, localisation,
implémentation des systèmes) et enrichissant ainsi par leurs retombées un fonds com-
mun ré-utilisable accessible à notre équipe et aux deux autres équipes géographique-
ment proches (LEOST de l'IFSTTAR, Département d'Informatique du LAMIH) avec
lesquelles nous collaborons (logiciels, méthodes, savoir-faire).

## 5.2 Perspectives

5.2.1 Continuation et développement des axes actuels

En ce qui concerne l'enseignement, je désire continuer à développer mes cours, TD et TP actuels à l'ISTV dans le domaine des communications et de leur sécurité pour les transports intelligents et les objets mobiles, en les enrichissant grâce à des modules issus de l'application de mes recherches. J'ai aussi le projet de développer, avec le support d'un collègue de l'atelier de l'IUT, un module de Réalité Virtuelle dans les Systèmes Industriels : la mise au point d'une maquette virtuelle pourrait ainsi, après élaboration et validation du modèle, permettre l'utilisation d'une unique maquette physique par plusieurs groupes de TP. Il faudra pour cela que je confie certains des modules de base actuellement enseignés à l'IUT à des collègues.

En ce qui concerne la recherche, outre la poursuite des sujets actuels et leur ouverture vers les techniques actuellement en développement de la 5G, je pense introduire une autre vision des systèmes radiofréquences implantés dans les véhicules "intelligents". Il est en effet possible de considérer ces derniers comme des noeuds mobiles d'un réseau de capteurs communicants. Les applications visées concernent le développement de protocoles et d'algorithmes en vue d'optimiser les communications des véhicules entre eux et avec l'infrastructure (V2V et V2I), d'améliorer leur fiabilité et de diminuer la consommation d'énergie des noeuds.

Enfin, tant en recherche qu'en enseignement, je pense mettre aussi l'accent sur les pro-
blèmes liés à la Cyber-Sécurité. La sécurité, la confidentialité et la protection des don-
nées face aux intrusions et au brouillage intentionnel dans un réseau V2V de véhicules