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Interaction avec l'environnement

Interaction avec l'environnement

En pratique :

Volume horaire de cours : 40
Volume horaire global de TP : 20
Langue principale : français
Nombre de crédits européens : 5

Description du contenu de l'enseignement

  • Les technologies permettant à un système numérique d’échanger des informations avec son environnement extérieur. Enjeux, caractéristiques, développement des infrastructures M2M (Machine to Machine) et plus généralement de l’IoT (Internet des objets).
  • Les critères de sélection des modules permettant cette interaction et cette interopérabilité nécessaire à cet type de communication : capteurs/actionneurs, convertisseurs AN et NA, protocoles de communication dédiés.
  • Les moyens permettant de collecter et d’utiliser de manière optimale les données issues de capteurs afin de mener des actions pertinentes (fusion de données).
  • Les principales sources d’énergies disponibles, leurs efficacités et contraintes ainsi que les techniques de d’énergie efficace
  • Les solutions permettant à un système embarqué de produire de l’énergie (photovoltaïque, mécanique ou thermique), utile à sa propre consommation dans le but de tendre vers une autonomie énergétique.

Compétences à acquérir

A l'issue de ce cours, l’étudiant sera capable de mettre en œuvre un système (intégration de composants) permettant de collecter des informations issues du monde physique, de mettre en forme ces données, de les stocker, de les analyser et de les transmettre pour qu’elles puissent être utilisées pour des prises de décision ou des actions, localement ou à distance.


Modalités d’organisation et de suivi

  • Contrôles continus : moyenne des comptes rendus de TP et de l’exposé

. Comptes-rendus à rendre à la suite des travaux pratiques.
. Exposé oral sur une des thématiques abordées dans cette UE.  

  • En session de rattrapage : une épreuve écrite

Discipline

  • Navigation, localisation, GPS (4 h CM)

. Instruments, capteurs et méthodes de localisation classiques
. GPS : les GNSS, satellites GPS et signaux, architecture d'un récepteur et mesures, principe du calcul de point (position, vitesse, temps), augmentation  

  • Conversion analogique/numérique (4 h CM)

. Critères de choix des DAC et ADC
. Architectures des DAC
. Architectures des ADC
. CODEC audio

  • Internet of Things (13h CM et 4 h TP)

. Internet des objets : état des lieux
. Standards LPWAN (Low Power Wide Area Network) : LoRa et Sigfox
. Technologies LoRa et LoRaWAN
. Etude de scénarios d’usage

  • Instrumentation (6h CM et 6h TP)

. Instrumentation modulaire - Bus de données (VME, PCI, PCIe), - Bus de données pour l’instrumentation (VXI, PXI, PXIe).
. Instrumentation autonome - Bus parallèles (GPIB, HPIB, IEEE488). - Bus Série (RS232, RS422, USB, Ethernet, LXI, I2C).
. Instrumentation virtuelle - LabVIEW : un outil de création d’instruments virtuels

  • Robotique et fusion de données (12h CM et 10h TP)

. La fusion de données en robotique : incertitudes, représentation d'état, temps discret/continu
. La fusion statique : linéaire (moindres carrés), non-linéaire (Gauss-Newton)
. L'observation d'état : fusion multicapteurs avec le filtre de Kalman, le filtre de Kalman étendu (EKF)
. Le filtre particulaire  

  • Energy Harvesting for Embedded Systems (6h CM)

. Présentation et théorie des différentes sources de conversion d’énergie et des circuits électriques associés.
. Source solaire : cellule photovoltaïque, rendement, fabrication, constitution,

. Source mécanique : systèmes piézoélectrique, cristaux piézoélectrique, tenseur mécanique et piézoélectrique.
. Source thermique : présentation de l’effet thermoélectrique, rendement, fabrication, constitution
. Stockage de l’énergie - Batteries : Li-ion - Super-capacités : utilisations et contraintes


Bibliographie, lectures recommandées

  • Diaporamas et sujets de TP fournis par les différents intervenants
  • Les techniques de l’ingénieur

Pré-requis

Pré-requis obligatoires

Avoir des connaissances en électronique analogique, traitement du signal, communication et réseaux sans fil, instrumentation