Thèse Coordination Multi-Objectifs d'Un Essaim de Drones pour la Recherche et Localisation de Source Électromagnétique H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Informatique et sciences du numérique
École doctorale : Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication
Laboratoire de recherche : ONERA - Département Traitement de l'information et systèmes
Direction de la thèse : Julien MARZAT
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-31T23:59:59

Le contexte de ce sujet de thèse est le développement d'un système modulaire à base de drones de petite taille pour détecter et localiser de manière autonome dans un environnement inconnu les émetteurs électromagnétiques tels que les télécommandes de drones, téléphones, objets connectés, balises de secours. Ce système pourra être exploité dans le domaine civil ou défense afin d'assurer la sécurité des personnes et des biens, ainsi que par les industriels de l'énergie, de la gestion des données, des télécommunications, ou encore du transport

La tâche considérée nécessite une planification dynamique des trajectoires d'un essaim de drones pour maximiser les potentialités de détection et localisation de l'émetteur, tout en respectant des contraintes dynamiques, de mesure et de communication. Les travaux s'appuieront sur une modélisation de la mesure des signaux électromagnétiques en jeu et sur une algorithmie d'estimation collaborative développées en parallèle dans le cadre du projet. Le développement d'un algorithme permettant la localisation relative des drones de l'essaim n'est pas dans le périmètre des travaux, on considérera cependant des hypothèses réalistes sur les incertitudes associées. Le sujet ambitionne une validation expérimentale réaliste sur un essaim de drones avec calculs réalisés à bord.

Le contexte de ce sujet de thèse est le développement d'un système modulaire à base de drones de petite taille pour détecter et localiser de manière autonome des cibles à haute valeur ajoutée émettrices d'ondes électromagnétiques (télécommandes de drones, téléphones, objets connectés, etc.) dans un environnement inconnu. Ce système pourra être exploité dans le domaine civil ou défense afin d'assurer la sécurité des personnes ou bien encore des contrôleurs de l'utilisation du spectre radiofréquence. La tâche abordée nécessite une planification dynamique des trajectoires d'un essaim de drones pour maximiser les chances de détection et localisation de l'émetteur, tout en respectant les contraintes géométriques et de communication.

Il s'agit de développer une méthode de définition des trajectoires optimales en embarqué pour chaque drone de l'essaim afin de maximiser la probabilité de détection et localisation du signal cible, en tenant compte notamment des contraintes suivantes :
- L'intermittence éventuelle de l'émission du signal cible. L'essaim ou une partie des drones peuvent être amenés à alterner entre des périodes de détection du signal et d'exploitation de celui-ci au sein d'un algorithme de localisation agrégeant les informations recueillies.
- Les contraintes de positionnement relatif à la fois vis-à-vis de la source à localiser (formation de faisceau, goniométrie) et vis-à-vis des autres drones de l'essaim pour éviter la collision
- La propagation et la minimisation des incertitudes liées à la localisation des drones eux-mêmes.
- La communication entre les drones de l'essaim : contraintes de proximité et limitation des échanges.

- Implémentation d'un choix de méthodes de l'état de l'art d'estimation et de planification de trajectoires de l'essaim répondant partiellement aux objectifs listés.
- Définition d'une méthode de planification de trajectoires des drones tenant compte de tous les objectifs et contraintes du problème. Dans un premier temps, la méthode cherchera à réaliser la mission en supposant une localisation et une communication parfaites.
- Vers plus de réalisme, on cherchera ensuite à prendre en compte les incertitudes de localisation et de la limitation des communications.