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Le thème de ce projet de recherche est l’acquisition très haute sensibilité des signaux GNSS, en particulier GPS et Galileo, dans un contexte de navigation dans l’espace. En effet, pour ce contexte il est nécessaire d’avoir une sensibilité très élevée pour plusieurs raisons : 1. À cause des distances en jeu qui sont beaucoup plus élevées que pour des utilisateurs terrestres ; 2. Du fait d’utiliser les signaux GNSS dans un cadre non prévu au départ et donc dans des directions où la puissance émise par les satellites est beaucoup plus faible ; 3. Compte tenu des dynamiques très variables (rapide en basse orbite et lente en orbite élevée).
Cette thématique, démarrée il y a longtemps, est actuellement fortement d’actualité avec la mise en service très prochainement des quatre constellations globales (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou). Cependant, c’est une thématique difficile, car des limites physiques s’appliquent et requièrent de réelles nouvelles stratégies pour une acquisition performante, efficace et flexible.
Le but de ce projet est donc de concevoir le design de l’acquisition d’un récepteur GNSS pour l’espace, qui soit à la fois flexible et performant. C’est-à-dire que le temps d’acquisition et les ressources utilisées soient le plus faible possible, que le récepteur doit être capable d’acquérir des signaux très faibles ou à fort Doppler, et qu’il soit capable de fonctionner de manière autonome ou d’utiliser une assistance.

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Cette commandite de recherche entre MDA et l’ÉTS vient en appui à un effort de recherche collaborative pour développer des technologies innovatrices en télédétection et en modélisation terrestre destinées à surveiller les déformations superficielles de surface et les variations dans les pipelines en utilisant le radar à synthèse d’ouverture (en anglais : Synthetic Aperture Radar (SAR)). Plus précisément, le développement et la validation de concept des technologies pour les transpondeurs électroniques de prochaine génération permettent de détecter des signaux terrestres couplés à l’imagerie SAR, utilisés comme cibles ponctuelles durant l’analyse et l’interprétation des données. La corporation MDA et l’Agence Spatiale Canadienne (ASC) réalisent déjà conjointement un projet intitulé " Comprehensive Earth Observation-Based Pipeline Monitoring Approach ", sous l’égide du programme EOADP) " Earth Observation Application Development Program ". Ce présent projet de sous-traitance collaborative devra mettre en évidence la complémentarité de l’expertise, des compétences et des savoir-faire de MDA et de l’ÉTS, respectivement dans les systèmes par satellite SAR, les technologies et applications de télédétection par satellites pour d’une part la corporation MDA, puis d’une autre part pour l’ÉTS le traitement du signal et la conception de dispositifs électroniques pour le contrôle et la navigation par satellites.
Le rôle principal de l’ÉTS dans ce projet est d’apporter du soutien en géo-ingénierie et son expertise en recherche à l’équipe technique MDA pour :

• Examiner et mettre à jour la conception de l’e-transpondeur, selon les requis technologiques ;
• Fournir et intégrer des composants de développement et d’expérimentation ;
• Effectuer les tests en laboratoire ;
• Documenter les méthodes et les résultats, puis recommander les prochaines étapes.

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Le projet de recherche MEDOC, mené par l’Ifsttar en collaboration avec l’École de technologie supérieure (ÉTS), est consacré à l’étude et l’analyse de la mobilité des automobilistes. Le rôle de l’ÉTS est de fournir 40 boitiers électroniques Micro-iBB que 200 automobilistes résidant en Ile de France, dans le département des Yvelines (78) ou dans différentes villes sélectionnées de l’Essonne (91), des Hauts-de-Seine (92) et du Val de Marne (94), installeront dans leur véhicule. Les données que le boitier enregistre devraient permettre de connaître la dynamique du véhicule et de la rapporter aux caractéristiques de l’infrastructure routière. Il s’agit ici d’une méthode innovante, complémentaire des approches épidémiologiques et expérimentales pour l’évaluation "avec interférence minimale" des comportements de conduite en milieu naturel, appelée généralement approche naturalistique. Cet équipement, combiné avec la tenue d’un carnet de bord, permettra d’enregistrer les comportements des véhicules, ainsi que les incidents que les participant(e)s auront déclaré avoir rencontrés lors de leurs déplacements. Ce projet apportera un éclairage sur les comportements de mobilité d’automobilistes au moyen de nombreuses variables liées à la dynamique du véhicule ou aux actions de conduite et au moyen d’un traitement « Big Data » a posteriori. Ces informations seront disponibles pour l’ensemble des trajets de 200 automobilistes, volontaires, pour une durée de deux mois chacun (hors pré-tests). La richesse de ces données est telle qu’il devrait être possible de mieux comprendre de nombreux comportements de conduite pour lesquels très peu d’informations étaient disponibles jusqu’à maintenant. Un changement de paradigme est alors envisageable concernant la mobilité plus sûre et plus éco-compatible des automobilistes.

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L’objectif principal est de résoudre les limites technologiques et les défis scientifiques liés à la navigation dite « refusée » par GPS dans les environnements intérieurs, de façon autonome, sans infrastructures externes (WiFi, GSM, RFID, etc.). De nouvelles architectures et méthodes de traitement numérique des signaux GNSS seront étudiées pour permettre la navigation à l’intérieur et la détermination de l’attitude spatiale d’un récepteur GNSS autonome évoluant avec des signaux de navigation satellites très faibles (appelés « intérieur »). Le programme exploitera notamment toute la redondance, les nouvelles caractéristiques et possibilités de ces signaux GNSS. La méthodologie retenue consistera d’abord à étudier les avantages de l’utilisation d’un récepteur GNSS multi-antennes ayant la capacité de traiter tous types de signaux GNSS de différentes antennes (ex. : 2 à 8). La diversité des fréquences et des signaux GNSS, le traitement avancé des signaux multi-trajets ainsi que des nouveaux algorithmes de haute sensibilité seront étudiés en utilisant une architecture universelle d’un récepteur GNSS à coeur ouverte et brevetée. Une deuxième approche sera basée sur les principes de la radio cognitive (CR) en télécommunication. Le récepteur intégré proposé sera dénommé récepteur GNSS cognitif multi-antennes (MACGR). Une troisième approche consistera à analyser les avantages de l’utilisation des mesures brutes de capteurs inertiels de très faible coût (gyroscope, accéléromètre et magnétomètre) combinée à un processus d’apprentissage adaptatif comme aide au MACGR. Les retombées des recherches en relation avec la navigation GPS dite « refusée » engendreront et s’intègreront à une industrie d’un potentiel de plusieurs milliards de dollars. Les résultats escomptés ouvriront la porte à de nouveaux domaines, applications et services. Ce programme contribuera aux nouveaux besoins des industriels en matière de guidage à l’intérieur, d’une sécurité accrue pour les premiers répondants, à de nouvelles applications en tourisme, au domaine médical, à la défense et à l’industrie du transport, etc. Les retombées seront également profitables à de nombreuses autres applications du génie, notamment en télécommunications et dans les sciences géomatiques.

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Le projet vise à proposer de nouvelles approches pour détecter, mesurer, caractériser, localiser et éliminer en temps réel les interférences radio fréquences (RFI) présentes dans les systèmes de communication par satellites (SatCom). Agissant comme des stations relais, les satellites sont destinés à des applications scientifiques de surveillance, de télédétection, de télécommunications, de radionavigation, permettant d’offrir de nombreux services, civils ou militaires, à une échelle planétaire tels que la télévision numérique, la communication de données, les systèmes de navigation globale par satellites (GNSS), la surveillance météo, etc. Les SatCom sont de plus en plus exposés aux RFI. La course effrénée aux développements technologiques va contribuer à faciliter l’accès à l’espace, notamment par les pays émergents, augmentant du même coup le nombre de satellites en orbite. Ainsi la ruée vers plus de bande passante dans les transmissions satellitaires va accroître irrémédiablement les phénomènes de RFI. Compte tenu de la variété des sources et la sévérité des impacts des interférences radio fréquences, leur réduction représente un défi pour la communauté des chercheurs, des opérateurs et des fabricants de satellites. Une des visées stratégiques du projet AVIO-601 est de développer de nouvelles solutions de réduction et de suppression d’interférences plus efficaces utilisant des approches basées sur le traitement des signaux, la radio logicielle cognitive et les antennes reconfigurables. Dans cette optique, l’objectif majeur de l’équipe de recherche (16 étudiants et 3 professionnels de recherche) sera de développer, concevoir et d’intégrer des modules de détection, de localisation, de mesures, de caractérisation et de réduction des interférences afin de limiter leurs impacts négatifs sur les SatCom. De plus, une base de données dynamique des sources d’interférence sera développée et mise à jour en temps réel par les modules d’observation et de caractérisation des RFI. Les modules intégreront de nouveaux concepts de filtrage adaptatif, de cryptographie des signaux puis d’antennes adaptatives dans une architecture plus innovante et plus ouverte permettant notamment une gestion plus efficace du spectre de fréquences.

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L’idée du projet AMOSS est issue du projet AMOOS (Autonomous Mission for On-Orbit Servicing). Il s’agit d’un projet d’équipe réalisé lors du programme d’études spatiales (Space Studies Program : SSP) de International Space University (ISU) qui se déroulera sur le campus de l’École de technologie supérieure (Montreal, QC) de juin à aout 2014. Il propose des missions autonomes innovantes pour faire la maintenance de satellites opérationnels et réparer des satellites défectueux en orbite en utilisant des drones encore appelées UAV (Unmanned Aerial Véhicules). Ce projet est principalement dédié à la promotion de drones civils et à l’exploitation des retombées immédiates du projet AMOOS.

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Le Projet AMOOS a pour but de produire un plan d’affaire basé sur la conception et l’exploitation des missions autonomes de maintenance en orbite des satellites en utilisant des drones orbitaux (ou encore UAV pour Unmanned Aerial Vehicle). Il vise notamment à concevoir un scénario de simulations virtuelles afin d’apporter des preuves sur les capacités d’un drone à exécuter des missions robotisées et autonomes sur orbite terrestre basse (LEO), (a) techniquement, (b) économiquement, et (c) légalement. La faisabilité du projet sera prouvée en effectuant des missions virtuelles complètes en orbite (en simulation) synchronisées en temps réel avec l’exécution à échelle réduite de drones sur le terrain.

Ce projet permettra également d’effectuer l’identification de technologies spatiales capables de, (a) faire la maintenance en orbite de satellites en vue d’augmenter leur durée de vie opérationnelle, leurs performances ou de mettre à jour leurs fonctions ; (b) de transporter et déployer de petites charges utiles et secondaires en orbite terrestre basse, et (c) de capturer ou désorbiter des débris spatiaux et des satellites à l’abandon.

De plus AMOOS, permettra l’étude des menaces et les risques potentiels associés à l’utilisation de drones dans le cadre d’une exploration spatiale autonome mais également les retombées pour le civil : Étude de toutes les retombées économiques et environnementales dans le cadre de missions de services robotisées et autonomes utilisant des drones commerciaux.

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Le projet CRIAQ AVIO-509 est un projet de recherche sur la conception d’architectures avioniques modulaires et intégrées communément appelées IMA (Integrated and Modular Avionics). L’objectif principal de ce projet de recherche est d’explorer les méthodologies de conception de systèmes IMA et d’évaluer l’impact des décisions architecturales. Une plate-forme d’expérimentation sera développée pour permettre le prototypage de systèmes IMA. Une application de vision synthétique augmentée (ESVS) sera implémentée sur ce démonstrateur IMA. Les compagnies CMC Électronique et CAE inc. sont partenaires de ce projet ainsi que l’École Polytechnique de Montréal. Le projet est d’une durée de quatre années. (2011-2015).

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L’objectif principal du projet est de développer des algorithmes avancés d’estimation d’attitude et d’inertie, des méthodes d’étalonnage de capteurs MEMS pour établir une estimation d’attitude robuste et précise en utilisant un capteur d’inertie MEMS à haute qualité combinée ou non avec un récepteur GPS dans un environnement extérieur. Le projet mettra l’accent sur les méthodes d’étalonnage, les techniques de compensation de température, la détermination précise de référence et la détermination de l’attitude de précision GPS à l’aide directe de la navigation par satellite.

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Cette recherche propose de combiner les mesures à partir d’un récepteur GPS de haute sensibilité avec des données provenant d’un système autonome de navigation inertielle et d’autres capteurs autonomes complémentaires tels que les odomètres et des magnétomètres. Par ailleurs, afin de fournir une solution abordable, le système cible sera basé exclusivement sur l’utilisation de capteurs à très faible coût. Il est prévu que ce projet aidera à réduire l’empreinte environnementale des véhicules automobiles, en plus, d’avoir un impact positif significatif sur la sécurité globale du véhicule.

Description :

Le projet prévoit l’intégration de systèmes multiples de navigation et de communication dans un seul matériel informatique. Cette intégration réduit l’encombrement du système et le poids avionique, réduit le nombre de composants, et intègrera plus efficacement du nouveau système de gestion de l’espace (ADS-B), réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre dans le cadre d’initiatives environnementales internationales. L’objectif est de numériser le signal de radiofréquence (RF) à proximité de l’antenne et pour transmettre le signal de bande de base à un poste de radio générique pour le traitement du signal numérique supplémentaire.

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L’incessante réduction de la taille des transistors rend l’électronique généralement plus sensible à l’effet des radiations cosmiques, ce qui a un impact sur la fiabilité des systèmes embarqués sujets à ces radiations. Certains intervenants du secteur de l’aéronautique n’hésitent pas à identifier les radiations comme les causes de la recrudescence qu’ils ont notées quant au nombre de cas de dysfonctionnement d’équipements, dysfonctionnement qui disparaît après que les équipements fautifs aient été réinitialisés. L’objectif principal de ce projet est l’adaptation des méthodologies conventionnelles d’intégration (du design jusqu’au test) des systèmes embarqués afin de tenir compte de l’effet des radiations cosmiques sur les modules électroniques au niveau des requis de fiabilité, en présence de circuits programmables de type FPGA.

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Marinvent, une société canadienne oeuvrant dans le domaine de la R&D en aérospatial a développé un nouveau paradigme unique de surveillance de la couche limite de l’air agissant sur les ailes d’un avion et qui aurait un impact significatif au niveau de la prévision, de l’avertissement et de la protection contre le décrochage pour les avions civils et militaires d’aujourd’hui et demain. Cette nouvelle approche comporte cependant certains problèmes d’application qui, pour la plupart, pourraient être corrigés dans le cadre d’un projet de recherche conjoint. Le dispositif développé par Marinvent soit l’Aerodynamic Performance Monitor (APM) vise à fournir en temps réel à l’équipage certaines informations critiques sur la marge de portance réelle de l’avion. À l’heure actuelle, le mécanisme d’acquisition et de transmission des données de l’APM requiert une installation complexe et intrusive, obstacle qui déplait à certains clients lorsqu’il est question de tester et de valider le fonctionnement du système sur leurs appareils. Marinvent désire donc développer une nouvelle méthode non intrusive qui permettrait l’installation et le prototypage rapide de l’APM. Les principaux objectifs de la subvention ENGAGE proposée consiste à concevoir un système embarqué de traitement du signal qui permettrait l’envoie sans-fil des données numérisées provenant de l’APM vers l’équipement à bord de l’avion. Ainsi, la numérisation des données à l’intérieur du mât contenant les capteurs sera d’abord étudiée. Par la suite, une étude de la conception d’un protocole de communication sans-fil permettant l’acquisition en temps réel de données provenant de plusieurs capteurs devra être réalisée. Or, la transmission de données sans-fil dans un environnement hautement critique requière que le système de communication RF développé soit en mesure de répondre à plusieurs contraintes de sécurité établies par l’industrie. Ainsi, une étude sur l’impact des communications RF en environnement de vol devra également être réalisée. Finalement, de nouveaux mats optimisés en termes d’espace et de consommation seront conçus de manière à pouvoir y incorporer la nouvelle plateforme.

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Le projet proposé consiste à développer des technologies biomédicales utilisant les TIC (Technologies de l’Information et de la Communication) afin de concevoir un outil de mesure objectif et répétable qui permet de quantifier une manœuvre clinique appelée « pivot shift ». Cette manœuvre est utilisée en clinique pour le diagnostic des ruptures des ligaments du genou.

L’outil que nous proposons de développer dans cette demande a pour but de produire une mesure quantitative de ce mouvement de ressaut. Il doit en outre être corrélé à la gradation clinique effectuée par le médecin. Pour ce faire, nous devons passer par des étapes de conception, de fabrication et de pré-validation de l’outil. Afin de valider la précision de cet outil, nous prévoyons faire une étude à l’aide de la fluoroscopie (méthode d’imagerie par rayons X en mouvement). Cette étape nous permettra de quantifier le mouvement relatif entre l’outil de mesure et les os qui sont cachés sous les muscles et la peau. Une fois validé scientifiquement, nous pensons que ce type d’outil sera très utile afin d’objectiver le diagnostic, permettre un meilleur suivi post-opératoire et dans le futur aider à développer des protocoles de réadaptation permettant de retrouver une fonction normale du genou après une chirurgie ligamentaire. Pour faciliter son utilisation clinique et permettre un transfert efficace à l’utilisateur, nous comptons intégrer à l’outil un nombre réduit de capteurs à plus faible coût (technologies MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems) et intégrer des technologies sans fil à l’outil. Ainsi, son coût en sera réduit et son utilisation facilitée.