THÈSE

THÈSE
Pour obtenir le grade de :
Docteur de l’Université d’Évry Val d’Essonne
Spécialité : Automatique
Planification de mission pour un système de
lancement aéroporté autonome
Soutenue publiquement le 21 Mai 2012 par :
Ing. Svetlana DICHEVA
Composition du jury :
Abdelaziz BENALLEGUE Professeur à l’Université de Versailles Saint
Quentin en Yvelines Président
Hélène PIET-LAHANIER Conseiller Scientifique, ONERA, Palaiseau Rapporteur
Houria SIGUERDIDJANE Professeur, Supélec Rapporteur
Claire VASILJEVIC Maître de Conférences à l’Université d’Evry Examinatrice
Jean LERBET Professeur à l’Université d’Evry Examinateur
Jean OSWALD Directeur de Projet, CNES, Evry Examinateur
Julien LAURENT-VARIN Ingénieur de Recherche, CNES, Toulouse Examinateur
Yasmina BESTAOUI Maître de Conférences (HDR) à l’Université
d’Evry Directrice

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Remerciements
J’exprime mes profonds remerciements à ma directrice de thèse, Mme Yasmina
Bestaoui, pour son aide, sa patience et son encouragement à finir cette thèse de doctorat. Son
point de vue toujours objectif a été très précieux pour structurer le travail et pour améliorer la
qualité d’expression des différents chapitres et sections. Cette expérience m’a apporté la
capacité personnelle d’observer, d’analyser et de former les jeunes caractères pour un avenir
prometteur et rempli d’espoir pour les prochaines générations.
Ensuite, je tiens à remercier M. Jean Oswald (CNES-Paris) et M. Julien Laurent-Varin
(CNES-Toulouse) de m’avoir fait profiter de leur connaissance sur les systèmes de lancement
et pour m’avoir donné un point de vue global pour réaliser cette thèse multidisciplinaire.
M. Jean Lerbet qui a collaboré chaque année pour l’évaluation de mon travail devant les
comités de thèse et dont j’ai beaucoup apprécié la liberté d’esprit ainsi que Mme Claire
Vasiljevic pour ses conseils et son aide sur mon travail.
M. Roger Camponagara et M. Raymond Bec qui étaient à l’origine du financement de
ma thèse de doctorat.
J’exprime aussi ma gratitude au laboratoire IBISC et son directeur M. Saïd Mammar
de m’avoir accueilli pendant ces quatre ans entre 2008-2012, ainsi qu’à M. Gérard Porcher,
directeur de l’UFR Science et Technologie du Pelvoux.
Je remercie les rapporteurs de cette thèse, Mme Hélène Piet-Lahanier et Mme Houria
Siguerdidjane pour la rapidité avec laquelle elles ont lu mon manuscrit et l’intérêt qu’elles ont
porté à mon travail. Je remercie les autres membres du jury de ma soutenance, Mme Claire
Vasiljevic, M. Jean Lerbet, M. Jean Oswald et M. Abdelaziz Benallegue et ma directrice,
Mme Yasmina Bestaoui pour leur soutien.
Je remercie mes amis Nicolas Lanciaux, Laurent Boireau, Cyril Gouit et Aymeric
Martin qui ont su développer en moi la passion de l’aéromodélisme et Nikolay Dimitrov.
Je remercie ma famille, ma mère Anna qui parle de moi comme d’un petit soldat et
mon frère Denis qui m’a poussée depuis mon plus jeune âge à faire des études supérieures : je
crois qu’il a réussi.

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S OMMAIRE
1 INTRODUCTION GÉNÉRALE ................................................................................................... 23
1.1 Généralités sur les systèmes de lancement autonomes .......................................................... 25
1.2 Problématique du lancement aéroporté ................................................................................. 33
1.3 Contexte de la thèse de doctorat ............................................................................................ 34
1.4 Objectifs scientifiques ........................................................................................................... 36
1.5 Plan du manuscrit .................................................................................................................. 38
2 ÉTAT DE L’ART .......................................................................................................................... 41
2.1 Introduction ........................................................................................................................... 43
2.2 Formulation du problème ...................................................................................................... 44
2.3 Mission de lancement aéroporté ............................................................................................ 47
2.3.1 Préplanification ............................................................................................................. 47
2.3.2 Planification ................................................................................................................... 48
2.3.3 Mission réalisable .......................................................................................................... 49
2.3.4 Replanification .............................................................................................................. 51
2.3.5 Planification avec des contraintes temporelles .............................................................. 53
2.4 Architectures de la planification ............................................................................................ 54
2.4.1 L’architecture proposée dans la thèse de doctorat ......................................................... 60
2.4.2 Méthodes de planification de mission ........................................................................... 60
2.4.2.1 Présentation de la planification de mission ............................................................... 63
2.4.2.2 Agents de planification .............................................................................................. 64
2.4.3 Méthodes d’évitement d’obstacles ................................................................................ 66
2.4.3.1 Introduction ............................................................................................................... 66
2.4.3.2 Algorithme des champs potentiels ............................................................................. 67
2.4.3.3 Méthode de fenêtre dynamique ................................................................................. 68
2.4.3.4 Technique de « Rapidly Exploring Random Tree (RRT) » ....................................... 69
2.4.3.5 Planification de type graphe ...................................................................................... 70
2.4.3.5.1 Technique de « Feuille de route (Road map) » ................................................... 70
2.4.3.5.2 Technique de A-étoile ......................................................................................... 70
2.4.3.5.3 Définition de maillage et type de mouvements ................................................... 72
2.4.3.5.3.1 Mouvements polygonaux ............................................................................. 73
2.4.3.5.3.2 Mouvement par arête .................................................................................... 73
2.4.3.5.3.3 Mouvement de sommet ................................................................................ 74
2.4.3.5.3.4 Mouvement hybride ..................................................................................... 74
2.4.3.5.3.5 Cartes polygonales ....................................................................................... 74
2.4.3.6 Algorithme A* hiérarchique ...................................................................................... 75