Soutenance de thèse de Manon FOURNIOL

Ces travaux de thèse portent sur le traitement embarqué de signaux issus de capteurs pour les dispositifs de réveil acoustique et les dispositifs magnéto-inertiels de capture du mouvement. Le manuscrit est ainsi découpé en deux parties. La première concerne le traitement embarqué analogique pour la mise en œuvre de systèmes de réveil acoustiques dédiés à l’enregistrement de signaux ultra-sonores. En effet, des enregistreurs peuvent être placés dans la nature et les acquisitions analysées afin d'étudier ou de déterminer la présence ou non, d'espèces telles que les chauves-souris, les rats ou les dauphins. Cependant, du fait que les fréquences générées par ces espèces peuvent monter jusqu'à plusieurs centaines de kHz, et que l'utilisation de plusieurs transducteurs acoustiques est nécessaire pour capter les sons provenant de toutes les directions, l'enregistrement en continu limite grandement l'autonomie de ces enregistreurs, tout en nécessitant une importante capacité de stockage. Or, ce type de système est souvent implémenté dans des zones difficilement accessibles ou bien utilisé pour écouter des espèces dont l'étude nécessite de limiter au maximum la présence de l'homme. Il n'est donc pas envisageable de remplacer fréquemment les batteries et les supports de stockage des enregistrements. C'est pourquoi, pour accroître l'autonomie tant du point de vue de l'énergie que du stockage, il est proposé ici, de façon analogue aux systèmes de réveil radiofréquences utilisés dans les systèmes de communications sans-fil, d'implémenter un système de réveil déclenchant l'enregistrement uniquement lorsque les fréquences propres à une espèce donnée sont détectées. Deux implémentations d'un tel système ont été réalisées sur circuits-imprimés : l’une basée sur le « Charge Measurement Time Unit » implémenté notamment dans les microcontrôleurs « PIC24F », et l’autre reproduisant la même structure sans composant programmable. Enfin, une dernière implémentation de la structure a été réalisée en technologie 0,35 µm et étudiée à l'aide de simulations. La deuxième partie concerne quant à elle le traitement embarqué logiciel pour la mise en œuvre de dispositifs magnéto-inertiels de capture du mouvement utilisables à domicile et notamment dédiés à l’évaluation de la mobilité et à la rééducation. En effet, il peut être nécessaire d'évaluer la mobilité d'un patient handicapé, ou bien à la suite d’une blessure ou d’une hospitalisation de longue durée, de recourir à la rééducation afin qu'un patient retrouve sa mobilité. Lorsqu'il s'agit des membres supérieures ou inférieurs, de simples exercices de flexion-extension des membres peuvent être réalisés par le patient lui-même au quotidien. Néanmoins, pour savoir si celui-ci fait correctement ses exercices ou bien pour connaître l'évolution de sa mobilité, le patient doit disposer d'un retour en temps réel de la position de ses membres ainsi que l’historique associé. Pour cela, un dispositif communicant de type bracelet contenant un accéléromètre, un gyroscope et un magnétomètre peut être envisagé. Pour vérifier la faisabilité d'un tel dispositif, plusieurs algorithmes comme le filtre de Kalman et le filtre complémentaire, ainsi que différentes combinaisons de capteurs, ont été étudiées. Des tests ont été effectués sur un bras robotique et in vivo, sur des patients, pour des mouvements de flexion-extension entre deux positions particulières. Enfin, les résultats obtenus sont comparés à un système de capture du mouvement de référence reposant sur l'utilisation de plusieurs caméras, l'enjeu étant plus particulièrement ici d'estimer la précision avec laquelle l'angle au niveau du pli du coude peut être déterminé en fonction des solutions mises en œuvre.