Design d'un goniomètre radio pour les opérations de recherche et de sauvetage

David Poirier-Quinot

Soutenance : 18 mai 2015 au LIMSI, salle de conférence

Résumé

L'objectif de cette thèse est le design et la conception d'un dispositif permettant de retrouver les victimes de catastrophe naturelles par le biais des ondes émises par leur téléphone portable. Le dispositif en question doit tenir dans un sac à dos et permettre aux secouristes de progressivement s'orienter vers une victime présumée, à la manière d'une boussole.

Au coeur de la thèse, l'interface de ce "Direction Finder" (DF): Elle doit être audio uniquement, permettant aux secouristes de garder les yeux et les mains libres pendant leur exploration.

La thèse s'articule en trois parties.
La première partie examine le "Direction Finding" d'un point de vue du traitement du signal, tentant de répondre à la question "quelle qualité d'estimation de direction de source pour quelle complexité du design de Direction Finder?".
La seconde partie traite de "sonification" (transfert d'information d'une machine à l'homme par le son) et propose / évalue différents paradigmes de sonification d'une information issue d'un DF : direction (e.g. Nord-Est), puissance de signal reçu, etc.
La dernière partie expose le travail réalisé concernant la création de deux prototypes de DF : l'un virtuel l'autre réel, et détaille comment l'un et l'autre ont été utilisés pour évaluer les performances de différents designs de DF audio.

English Summary:

Title: Design of a Radio Direction Finder for Search and Rescue Operations: Estimation, Sonification and Virtual Prototyping.

The thesis objective is to design a device to assist rescuers during search and rescue operations, providing victims localisation based on the electromagnetic waves emitted by their cellphones. Said device must be lightweight enough to be backpacked and guide rescuers in their navigation towards a given victim, like a compass. The core of the thesis is the interface of this "Direction Finder" (DF): it has to be based on audio only, providing rescuers with an eyes and hands free guidance system.

The thesis is organized in three parts. The first part investigates "Direction Finding" solutions, exploring signal processing techniques to answer the question: "what is the direction of arrival quality one may expect for a given Direction Finder design complexity?". The second part tackles "sonification" (conveying information from machine to human through sound) and proposes / assesses different sonification designs conveying an information issued from a DF: direction (e.g. North-Est), received signal strength, etc. The last part details the design and implementation of two DF prototypes: the one virtual, the other real, and exposes how each of these prototypes have been exploited to assess the performance of different audio DF designs.

Publications

  • B. Katz, D. Felinto, D. Touraine, D. Poirier-Quinot, P. Bourdot, BlenderVR: Open-source framework for interactive and immersive VR, IEEE Virtual Reality (VR 2015), Arles, France, 23/03 au 27/03, 2015, 203-204
  • D. Poirier-Quinot, B. F.G. Katz, CAVE-based virtual prototyping of an audio radiogoniometer: ecological validity assessment , 20th International Conference on Auditory Display (ICAD 2014), New York, USA, 22/06 au 25/06, 2014, 8
  • D. Poirier-Quinot, B. Katz, BlenderCAVE: A multimodal scene graph editor for virtual reality, 19th International Conference on Auditory Display (ICAD 2013), Lodz, Poland, 06/07 au 10/07, 2013, 223-230
  • D. Poirier-Quinot, D. Touraine, B. Katz, BlenderCAVE: a flexible opensource authoring tool dedicated to multimodal virtual reality, 5th Joint Virtual Reality Conference of EuroVR - EGVE - VEC (JVRC 2013), Orsay, France, 11/12 au 13/12, 2013, 19-22
  • D. Poirier-Quinot, B. Katz, 3D head-mounted antenna array architecture optimization based on the Fisher information matrix, 4th International Conference on Ultra Modern Telecommunications (ICUMT 2012), St Petersburg, Russia, 03/10 au 05/10, 2012, 8p

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