Équipe d’accueil doctoral DECISIO

L’équipe DECISIO étudie les méthodes et les outils destinés à l’élaboration automatique de décisions, en interaction avec l’opérateur humain, pour les systèmes aérospatiaux et plus largement les systèmes robotiques. Les recherches portent sur :

• les méthodes de recherche, d’optimisation et de planification d’actions, et de supervision de mission d’engins ou d’ensemble d’engins dans des environnements dynamiques et incertains ;
• la généricité des architectures de contrôle et la garantie de sûreté et de sécurité des fonctions et architectures ;
• la performance intrinsèque des opérateurs (pilotes, opérateurs de stations-sol) en interaction entre eux et avec de tels systèmes, notamment par l’étude et la modélisation du fonctionnement cognitif (processus d’apprentissage, états mentaux délétères) dans la réalisation de tâches de conduite ou de pilotage ;
• les méthodes d’ingénierie système en vue d’appréhender l’intégration et l’interaction des différentes approches tant en phase de conception et de production, qu’en opération et maintenance.

Les outils théoriques mis en œuvre concernent la modélisation des connaissances, l’optimisation, la décision séquentielle en présence d’incertitudes, l’interaction humain-machine ; ils sont fondés sur des méthodes à base de modèles (logique, contraintes, probabilités, etc.), sur des méthodes d’apprentissage machine (régression, statistiques, etc) ainsi que sur les sciences cognitives.

Les travaux comportent également des expérimentations sur simulateurs, engins robotisés terrestres et aériens et sur avions légers.

Les applications concernent les véhicules et ensembles de véhicules majoritairement des domaines aéronautique et spatial : avions et systèmes de transport aérien, hélicoptères, drones, systèmes orbitaux, auxquels s’ajoutent les robots terrestres.

Équipe d’accueil doctoral ACDC

Cette maîtrise implique donc la modélisation du système et de l’environnement, l’analyse de son comportement en définissant des critères adaptés aux performances visées ainsi que la conception de diverses boucles de contrôle/commande requises pour surveiller, contrôler ce système afin de satisfaire et d’optimiser ces performances. Ce contexte très général à l’Automatique est plus particulièrement adapté, dans l’équipe ACDC, au domaine des systèmes et des sous-systèmes aéronautiques et spatiaux.

Plus particulièrement, la recherche en modélisation comprend :

• le développement de modèles de connaissances, incontournables dans les phases d’avant-projet aéronautique ou spatial, fondés sur la mécanique générale, la mécanique du vol, la mécanique spatiale ;
• l’identification de modèles lorsque des données mesurées sur le système ou le sous-système préalablement conçu sont disponibles ;
• la réduction de modèles ainsi que les modèles de substitution lorsque le phénomène physique à modéliser ne se prête pas à une caractérisation analytique.

La recherche en analyse des systèmes et synthèse de lois de commande comprend :

• la définition de critères de performances des systèmes et de robustesse de ces performances face aux incertitudes ainsi que l’algorithmique associée au calcul de ces critères sur des modèles de plus en plus complexes (analyse) ;
• l’optimisation de la loi de commande sur ces critères d’analyse (synthèse).

Ces recherches débouchent sur des résultats théoriques, des méthodes et des outils numériques et également sur la conception et la réalisation de démonstrateurs expérimentaux. Elles sont conduites dans le cadre de programmes nationaux et internationaux avec les principaux acteurs industriels et académiques du domaine aérospatial.

Elle regroupe 70 chercheurs, ingénieurs de recherche et enseignants-chercheurs permanents et plus de 40 doctorants. Les recherches sont conduites dans les domaines de l’aérodynamique (interne et externe), de l’énergétique et de la propulsion à finalité académique ou appliquée à des systèmes aéronautiques et spatiaux.

Les axes thématiques poursuivis dans le cadre de ces recherches sont :

• la caractérisation et la modélisation de composants et de systèmes propulsifs hors adaptation ;
• la stabilité et le contrôle des écoulements massivement décollés et des sillages ;
• la modélisation et la simulation numérique pour le calcul haute-fidélité des écoulements à grand Reynolds ;
• l’aérodynamique et la propulsion de système de micro-drones et de mini-drones ;
• la modélisation de la stabilité des écoulements ;
• la transition de la couche limite, la modélisation de la turbulence ;
• les écoulements diphasiques ;
• les transferts de chaleur, l’aérothermodynamique ;
• le contrôle passif et actif de l’acoustique en champ libre et en conduit ;
• la propulsion spatiale (solide, hybride).

Ces axes de recherche sont développés avec le soutien et le partenariat :

• de donneurs d’ordre nationaux : DGA, CNES,
• de grands acteurs industriels nationaux : Airbus, Safran, Dassault-Aviation, Liebherr Aerospace, Astrium, Eurocopter,
• de partenaires de recherche dans l’aéronautique et l’ingénierie spatiale : DLR, FOI, CIRA, NASA,
• de partenaires académiques nationaux ou internationaux : IMFT, Cerfacs, Laplace, I2M, Pprime, LMFA, VKI, KTH, Bristol Univ, ITAM, Stanford University.

L’équipe ISAE-SUPAERO/ONERA MOIS regroupe 50 chercheurs et enseignants-chercheurs permanents et plus de 50 doctorants conduisant des recherches dans les domaines de la modélisation analytique, les méthodologies et les techniques informatiques permettant de maîtriser la conception de systèmes complexes, en particulier dans le domaine aérospatial.

Les axes thématiques développés dans le cadre de ces recherches sont :

• l’ingénierie et évaluation des performances pour les systèmes critiques (systèmes embarqués, systèmes temps-réel…) ;
• la modélisation numérique pour le calcul haute performance ;
• le traitement de données pour systèmes perceptifs ;
• les modèles mathématiques déterministes ou stochastiques pour l’analyse de systèmes complexes ;
• les architectures, protocoles et techniques de communication pour réseaux mobiles et réseaux satellites.

Ces axes de recherche sont développés en étroit partenariat avec :

• de grands acteurs industriels nationaux (Airbus, Thales, Astrium, France Telecom, ST Microelectronics, CEA, CNES, ESA) ;
• des partenaires académiques nationaux ou internationaux (CNRS, INRIA, National ICT Australia, UC Berkeley, KTH, Polytechnique Montréal).

Les activités de recherche recouvrent un spectre large de l’optique au millimétrique en passant par le Térahertz.

Ces activités sont déclinées en 7 axes de recherche :

• dispositifs opto-hyperfréquences à base de VCSELs ;
• conception d’imageurs matriciels intégrés (visible et proche IR) ;
• imagerie active Térahertz ;
• imagerie active visible/imagerie spectrale à haute résolution spatiale ;
• propriétés optiques des matériaux (sources, cibles) et de l’environnement ;
• interactions du satellite avec son environnement ;
• effets de l’environnement spatial sur les dispositifs électroniques.

Ces recherches font l’objet de nombreuses coopérations nationales avec des centres académiques (UT3, Paris VII, Paris XI), des centres de recherche (LAAS, Femto St, CEA, CNES, DGA) et avec le milieu industriel (THALES, EADS ASTRIUM, MBDA, AIRBUS, STMicroelectronics, SAFRAN, DlightSys, Alphanov). OLIMPES collabore également avec des organismes au niveau international (EPFL, TUM Münich, DLR, NICT Japon).

L’équipe comprend des chercheurs de l’ISAE-SUPAERO et de l’ONERA. Plus précisément, l’équipe PSI est composée du groupe de recherche Systèmes spatiaux (SSPA) du Département d’électronique, optronique et signal (DEOS) de l’ISAE-SUPAERO et de l’unité de recherche Modèles d’environnement et mesures (MEM) du Département environnement spatial (DESP) de l’ONERA.
Au total une dizaine de chercheurs permanents et une petite dizaine de doctorants.

Les axes de recherche sont les suivants :

• l’étude et le développement de concepts de missions spatiales (ex : Farside Explorer), ainsi que de capteurs pour la sismologie planétaire (missions ExoMars, Selene-2, InSight) ;
• l’évaluation des conditions d’environnement des missions spatiales et la prévention des dommages qu’elles peuvent induire.

Ces recherches sont développées avec le soutien du CNES, en partenariat avec l’IPGP, l’IRAP et le JPL (Caltech), pour le compte de l’ESA et de la NASA.

L’équipe conduit des recherches dans le domaine du traitement du signal et du traitement d’antennes pour des applications radar, navigation par satellite et communications par satellite.

Les axes de recherche principaux sont les suivants :

• antennes adaptatives : modélisation électromagnétique et caractérisation de réseaux d’antennes, filtrage spatio-temporel (formation de faisceaux, antibrouillage), détection et localisation de signaux ;
• méthodes robustes pour la navigation en environnement contraint : déve­loppement de navigation en environnement difficile (canyon urbain, in­door, multi-trajet), en particulier par l’hybridation de données et la fusion de capteurs (e.g. GNSS et INS ou vision) ;
• optimisation des ressources radio-électriques pour les télécommunications par satellite : modèles de propagation en bande Ka, schémas de modulation-codage adaptatifs, mécanismes de flexibilité et de réutilisation de fréquences.

Les recherches sont menées :

• en partenariat avec les sociétés du groupe Thales (Thales Alenia Space, Thales Airborne System, Thales Avionics), 
• avec le soutien du CNES et de la DGA, en collaboration avec l’IRIT, le laboratoire LAPLACE et plusieurs universités européennes.

L’ICA est une Unité Mixte de Recherche (UMR 5312) qui regroupe outre des chercheurs du CNRS, de IMT Mines Albi, de l’INSA Toulouse, de l’ISAE-SUPAERO et de l’Université Toulouse III.

L’Institut Clément Ader s’attache à l’étude des structures, des systèmes et des procédés mécaniques. Il regroupe des personnels appartenant à quatre grands établissements d’enseignement et de recherche de la région Occitanie.

L’ICA mène des travaux expérimentaux, théoriques et numériques dans le but de comprendre, de modéliser et de mesurer le comportement et l’évolution des matériaux, des structures et des systèmes mécaniques, dans leurs conditions de service, avec une attache particulière aux problèmes et applications de l’aéronautique et de l’espace.

Les recherches sont conduites sur les 4 axes suivants :

• comportement des structures composites à l’endommagement ;
• fatigue des matériaux et structures métalliques ;
• dynamique des structures : vibration, dissipation, contrôle ;
• méthodes numériques et instrumentation avancées pour la mécanique des structures.

L’ICA travaille avec un grand nombre de partenaires :

• industriels : Airbus, EADS IW, Latécoère, Eurocopter, Astrium,
• organismes de recherche : CNRS, CEA, ONERA, CNES,
• académiques nationaux : ABOMAP, CEMEF, CETIM, CNAM Paris,
• académiques régionaux : CEMES, CIRIMAT, CESR,
• internationaux : États-Unis, Canada, Royaume- Uni.