Contribution à l'intégration d'une liaison avionique sans fil. L'ingénierie système appliquée à une problématique industrielle

Abstract : In a plane, a helicopter or a launcher, thousands of sensors, most non critics are used for the measurement of various parameters (temperatures, pressures, positions ...). The data are then sent within wires to the onboard computers who treat them. This involves the establishment of hundreds of kilometers of cables (500 km for an airliner) whose volume is considerable. The consequences are a high design and manufacturing complexity, reliability problems, especially on the connectors, and a large mass. In addition, some areas instrumentation is impossible because the lack of space makes the wiring difficult to envisage. Moreover, it is often advantageous to install new sensors to upgrade old aircrafts but the installation of cables required involves a partial dismantling which is problematic and expensive. To solve these problems, an innovative idea emerged in the aerospace industry: start replacing wired networks connecting the sensors of an aircraft and their decision-making center by wireless networks. The wireless communication technologies are now widely used in the electronics market. They are also beginning to be deployed for industrial applications such as automotive or remote reading of utility meters. However, replacing cables by waves represents an important technological challenge such as the broadcast in confined spaces or safety, security, reliability and electromagnetic compatibility issues. This thesis is motivated on one hand by the significant progress in the aerospace environment that could represent the establishment of a wireless network on aircraft. Indeed it could solve traditional problems such as instrumentation and lightening. The result would be: * A better understanding of the environment and the health monitoring of the aircraft * A reduction of the weight. * A gain of flexibility. * A gain of scalability and malleability. * A reduction of the complexity. * An improvement in the reliability On the other hand, given the design complexity of this wireless sensor network, it was necessary to apply a suitable methodology inspired engineering system. It is possible, given the number of subsystems to consider that this methodology is reusable for other case studies. A state of art as complete as possible has been built around the existing on the subject. Indeed, one can read this thesis have a pretty good idea of what has been done. A list was compiled of all wireless technologies indicating their state of maturity, their advantages and disadvantages to clarify our choices and the reasons for these choices. Wireless sensor projects have been launched; efficient and customizable wireless technologies have been developed their maturity in various sectors such as home automation, healthcare, automotive and even aerospace have been proved. However no wireless sensor was actually installed in aerospace environment because many technological are steel to overcome. With the strength of those past experiences, and maturity, conclusions were drawn from previous projects to move towards more sustainable solutions. Once identified, the technological gap has been isolated. A customization of our solution has been considered in order to reach that point with the means available. The methodology has allowed us to identify a maximum of constraints, needs and requirements to better focus innovation efforts and choose the most appropriate technologies
Mots-clés : ...). Ces différents sous-ensembles sont appelées modes de fonctionnement du produit Phases du cycle de vie : Décomposition du cycle de vie en parties qui peuvent avoir des caractéristiques différentes. Chaque phase peut être associée à un ou plusieurs modes de fonctionnement. Vieillissement /latence maximale : On appelle vieillissement d'une donnée le temps qui s'écoule entre sa production et sa mise à disposition de l'émetteur dans une trame en vue de son émission RF. Ingénierie système : l'ingénierie système est une approche interdisciplinaire qui permet la réalisation d'un système. L'approche se focalise sur la définition des besoins utilisateurs et des fonctions requises très tôt dans le cycle développement Milieu aérospatial : Dans notre cas avion hélicoptère lanceur Système de communication : Système permettant d'acheminer des données d'un point à un autre Capteur : Elément passif ou actif permettant de convertir une grandeur physique en information compatible de l'entrée d'un nœud (ou d'un concentrateur). Réseau de capteur : Ensemble de capteurs liés par des systèmes de communication à des centres de décision Classes d'application : Regroupement des utilisations similaires du système par domaine (Avions hélicoptères et lanceurs). Système : En général ensemble d'éléments (logiciel matériel ou humain) en interaction mutuelle et en interaction avec l'environnement organisé en fonction d'un but. Dans notre cas ensemble constitué d'un concentrateur et d'un ou plusieurs nœuds communiquant ensembles. Système complexe : Système dont les propriétés et le comportement résultent de l'interaction de plusieurs constituants qui peuvent eux même être des systèmes. On les appellera alors sous système Module : Constituant unitaire du système (dans notre cas Concentrateur Routeur ou Terminaison.). Produit : Eléments matériel présenté à l'issue du projet : modules du démonstrateur permettant la réalisation d'un ou plusieurs systèmes. Gamme de produit : Ensemble de produit ayant en commun un ou plusieurs modules mais dont chaque produit possède un ou plusieurs modules spécifiques Concentrateur : Elément concentrant les informations d'une ou plusieurs terminaisons (par une liaison RF) disposant ou pas disposant d'une ou plusieurs interfaces capteur et raccordé au système hôte : apport énergétique et liaisons de communication. Routeur : Elément concentrant les informations d'une ou plusieurs terminaisons (par une liaison RF) disposant ou pas disposant d'une ou plusieurs interfaces capteur. Mais ne disposant pas de raccord avec le système hôte. Réseau SAHARA : Ensemble constitué d'un concentrateur éventuellement un ou plusieurs routeurs et d'au moins un terminal communiquant ensembles. Système hôte : Système intégrant un ou plusieurs réseaux SAHARA. Terminal : Satellite autonome disposant d'une liaison RF avec un ou des modules et disposant d'une ou plusieurs interfaces capteur. Qualification : C'est la somme des différentes étapes respect des règles vérifications validations tests permettant de s'assurer que l'équipement est fiable pour être autorisé à être installé dans un aéronef. Certification : Une certification est donnée par un organisme agréé. C'est une étape formelle permettant une utilisation commerciale de l'équipement sur aéronefs. Analyse des exigences : Elle a pour objectif de spécifier toutes les fonctions et propriétés que devra avoir le système pour répondre à ses missions. La spécification des exigences s'intéresse donc au quoi (que doit faire le système ? quelles doivent être ses performances et aptitude) et non au comment (pas d'apport de solution technique qui relève plus du travail de conception) Vérification : Contrôle de l'implémentation d'une exigence. Validation : Contrôle de la complétude de couverture d'une exigence. Ingénierie système : L'ingénierie des systèmes est une approche scientifique interdisciplinaire dont le but est de formaliser et d'appréhender la conception de systèmes complexes avec succès. Cycle de vie : Correspond à toute l'utilisation du produit dans son environnement cible. Pour les lanceurs : de l'installation des modules jusqu'à la désintégration de l'étage après son tir. Pour les avions et les hélicoptères cela correspond à un vol en incluant les phases de préparation et vérification avant et après ce dernier. (Un second cycle plus large est à inclure : il correspond à la vie de l'appareil) Modes de fonctionnement : Le fonctionnement du produit SAHARA peut de décomposer en sous ensemble avec des caractéristiques des possibilités ainsi que des réactions différents (ex. : actif veille initialisation mesure transmission nominale ou dégradée ). Ces différents sous-ensembles sont appelées modes de fonctionnement du produit Phases du cycle de vie : Décomposition du cycle de vie en parties qui peuvent avoir des caractéristiques différentes. Chaque phase peut être associée à un ou plusieurs modes de fonctionnement. Vieillissement /latence maximale : On appelle vieillissement d'une donnée le temps qui s'écoule entre sa production et sa mise à disposition de l'émetteur dans une trame en vue de son émission RF
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Theses
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Contributor : Johanna Berrebi <>
Submitted on : Wednesday, March 13, 2013 - 11:34:07 AM
Last modification on : Friday, May 10, 2019 - 12:13:38 PM
Long-term archiving on : Sunday, April 2, 2017 - 12:03:42 PM

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  • HAL Id : pastel-00800141, version 1

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Johanna Berrebi. Contribution à l'intégration d'une liaison avionique sans fil. L'ingénierie système appliquée à une problématique industrielle. Complexité [cs.CC]. Ecole Polytechnique X, 2013. Français. ⟨pastel-00800141⟩

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