Soutenance de thèse de Léo POUGHON

Les systèmes de localisation pour la navigation pour l'automobile sont généralement basés sur l'utilisation de textit{Global Navigation Satellite System} (GNSS) tels que le GPS américain, le Galileo européen ou encore le Glonass russe. Cependant, ces systèmes peuvent présenter des performances dégradées dans certaines situations ou être sujets à des brouillages. Par ailleurs, dans un contexte automobile, on cherche à développer des capteurs dont le coût est le plus faible possible. Afin de répondre à cette problématique, le présent travail de thèse propose une solution originale, basée sur l'utilisation de la polarisation de la lumière du ciel pour obtenir les coordonnées du soleil même lorsque celui-ci est partiellement occulté. Une fois sa position dans le ciel estimée, d'une part vis-à-vis du véhicule, et calculée d'autre part dans le repère local Est-Nord-Haut, on peut utiliser ces deux informations comme une référence absolue pour l'obtention d'un cap. Ce cap contribuera, par la suite, à déterminer l'attitude du véhicule, puis éventuellement la position grâce à des méthodes de navigation à l'estime. Dans la nature, certains insectes tels que la fourmi Cataglyphis bicolor sont capables de naviguer de cette manière afin, par exemple, de pouvoir rentrer au nid sans utiliser de piste odorante. Ce comportement peut être imité sur des systèmes artificiels au travers d'une démarche de bio-inspiration. Des travaux précédents ont montré qu'on pouvait reproduire cette modalité, mais ces derniers présentaient des inconvénients de coût et de fiabilité empêchant alors une application directe en automobile. Le manuscrit se divise en trois chapitres. Le premier présente des modèles et explications du phénomène que l'on cherche à mesurer (le patron de polarisation dans le ciel). Le second chapitre se concentre sur la réalisation d'une expérience de longue durée placée sur un toit permettant d'obtenir des données en conditions réelles. Enfin, le dernier chapitre présente un concept et une réalisation d'un capteur bas-coût original se basant sur les variations de retardance d'une lame d'onde avec l'incidence des rayons. Ces derniers travaux ont fait l'objet d'un brevet.

Navigation location systems for automobiles are generally based on the use of textit{Global Navigation Satellite System} (GNSS) such as the American GPS, the European Galileo or the Russian Glonass. However, these systems can deliver degraded performance in certain situations, or be subject to interference. Furthermore, in an automotive context, the aim is to develop sensors with the lowest possible cost. To address this issue, the present thesis proposes an original solution, based on the use of sky light polarization to obtain the sun's coordinates even when it is partially occulted. Once its position in the sky has been estimated, on the one hand with respect to the vehicle, and calculated on the other in the local East-North-High reference frame, these two pieces of information can be used as an absolute reference to obtain a heading. This heading can then be used to determine the vehicle's attitude, and eventually its position using dead reckoning navigation methods. In nature, certain insects such as the Cataglyphis bicolor ant are able to navigate in this way, for example, to return to the nest without using a scent trail. This behavior can be imitated on artificial systems through a bio-inspired approach. Previous work has shown that this modality can be reproduced, but the disadvantages in terms of cost and reliability preclude direct automotive application. The manuscript is divided into three chapters. The first presents models and explanations of the phenomenon to be measured (the polarization pattern in the sky). The second chapter focuses on the realization of a long-term rooftop experiment to obtain data under real conditions. Finally, the last chapter presents the concept and realization of an original low-cost sensor based on variations in the retardance of a waveplate with the incidence of rays. This latest work has been patented.