Unités de recherche
AEI | CEVA | COVNI | ICNA | IDCO | IVA | M2CI | MACI | MIDL | NGPA | RFDS | RIME | S2AD | S2IM | SEAS | SYD
Automatique, Expérimentation, Intégration (AEI)
L’unité AEI (Automatique, Expérimentation, Intégration) a pour objectif d'analyser et de renforcer les liens entre automatique et intégration, afin de faciliter le transfert des travaux amont réalisés à l'ONERA vers nos partenaires.
En s'appuyant sur une grande diversité de compétences couvrant les principales disciplines de l'automatique, l'unité mène des études théoriques et développe des outils capables de répondre aux cahiers des charges et aux besoins spécifiques des acteurs de l'aérospatial et de la robotique. Elle combine et adapte des techniques décrites dans la littérature, mises au point en son sein ou dans d'autres unités de recherche, afin de prendre en compte les contraintes d'intégration inhérentes à toute activité expérimentale.
Dans cette logique, l'unité AEI se caractérise par une forte activité expérimentale, qui s'articule autour des plateformes hétérogènes du laboratoire ReSSAC. A travers ces démonstrateurs technologiques développés par ses soins, l'unité AEI explore une grande diversité de méthodes de l'automatique. L’exploitation des résultats expérimentaux permet de confronter les résultats théoriques à la réalité du terrain et offre un retour d’expérience précieux permettant à l'ONERA d'itérer sur ses méthodes et outils. Cette démarche a pour finalité de rendre les systèmes étudiés plus performants, plus sûrs et plus robustes/résilients aux aléas.
Conception et Evaluation de Véhicules Aérospatiaux (CEVA)
Concept de missile aérobie pour les hautes
vitesses
L’unité CEVA (Conception et Evaluation de Véhicules Aérospatiaux) mène principalement des travaux de définition et d’évaluation de performances de nouveaux concepts de véhicules aérospatiaux pour des systèmes futurs et pour des applications militaires et civiles (missiles et véhicules hypersoniques à propulsion par statoréacteur, lanceurs réutilisables, drones, dirigeables,…). Pour mener à bien l’ensemble de ces activités, l’unité dispose d’un Bureau d’Etudes et d’une compétence système qui s’avèrent très précieux pour concevoir des véhicules d’architectures variées, évaluer leurs potentialités ou leurs performances opérationnelles et pour préparer des essais complexes en relation avec les autres départements de l’ONERA. Une partie importante des activités reposent sur les compétences spécifiques d’autres départements (aérodynamique, propulsion, matériaux, furtivité, capteurs, …). L’unité dispose par ailleurs d’une compétence reconnue dans le domaine de la navigation des missiles de croisière (recalage altimétrique, techniques d’hybridation et d’alignement de centrales inertielles, etc).
COmmande, Vérification Numérique, Implantation (COVNI)
Les activités de recherche de l’unité COVNI (COmmande, Vérification Numérique, Implantation) trouvent leur motivation dans les défis induits par l’omniprésence des aspects numériques dans la modélisation, l’analyse et l’optimisation des systèmes dynamiques ainsi que dans la mise en œuvre d’algorithmes de contrôle/commande avancés.
La singularité de ces défis est qu'ils se situent à la croisée de l'automatique, de l'informatique et des mathématiques appliquées. Cette unité a pour objectif de conduire des recherches menant à des développements de méthodes et d’outils numériques pour: - faire face à la complexité croissante des systèmes dynamiques à modéliser, analyser, traiter et contrôler d'une part (modèles de grande dimension, modèles hybrides, modèles stochastiques, modèles paramétriques, etc.); - et faire face aux défis que représentent l’implantation et la validation d’algorithmes de contrôle sur des plateformes d’exécution, dans des environnements critiques et exigeants d'autre part (génération et validation de code, tolérance aux fautes d’exécution...).
Le but recherché consiste donc à mettre au point un cadre structuré commun pour la définition d'une chaîne de développement qui pourrait se résumer comme suit: "Du système complexe à l'implantation: une approche sûre et maîtrisée". A terme, les activités de recherche de l'unité permettront (i) de proposer aux partenaires industriels une solution plus large; (ii) d'étoffer l'offre de l'ONERA dans un cadre structuré; et (iii) de préparer l'ONERA aux enjeux scientifiques de demain en apportant des réponses aux défis 1, 2 et 4 de son PSS. Cette unité de recherche regroupe aujourd’hui des automaticiens intéressés par les problématiques liées aux contraintes matérielles (comme l’implantation, les aspects numériques et informatiques) et des informaticiens s’attelant à la résolution de problématiques propres aux systèmes dynamiques et à l’exécution d’algorithmes de contrôle/commande avancés.
Ingénierie Cognitive et Neurosciences appliquées (ICNA)
L'ingénierie cognitive est un domaine mêlant les sciences cognitives et les sciences de l'ingénieur autour des problèmes relatifs aux interactions homme/systèmes dans des finalités qui vont de la compréhension de systèmes complexes à leur pilotage et leur coordination dans un objectif général qui est souvent d'améliorer la performance des systèmes associant humains et machines.
L’unité ICNA (Ingénierie Cognitive et Neurosciences appliquées).mène des activités d’ingénierie cognitive pour le développement de nouveaux concepts d'Interaction Homme/Système (IHS), dans le but de gérer des systèmes ou des opérations complexes (nombre de variables important et interdépendantes, processus dynamiques et fortement couplés, intégration de l'homme dans la boucle de pilotage ou de décision, etc.). Celles-ci s'appuient sur un environnement particulièrement riche en matière de traitement de l'information (notamment pour la reconnaissance et l'analyse d'activités humaines), de commande de systèmes pour gérer les interactions dynamiques homme/système, ainsi que de simulation interactive (moyen LABSIM).
Identification, Dynamique du vol et COmmande (IDCO)
Le domaine d'activité de l'unité IDCO (Identification, Dynamique du vol et COmmande) est centré autour du développement de méthodes et d'outils innovants pour la conception des systèmes de commande répondant à des objectifs ambitieux de performance et de fiabilité tout en respectant des contraintes de certification.
Les développements actuels visent à répondre aux besoins des futurs programmes de véhicules aérospatiaux, au travers de collaborations entretenues de longue date avec de nombreux partenaires industriels et agences.
Les compétences des membres de l'unité couvrent l'ensemble des disciplines de l'automatique utiles à ces activités : la modélisation pour la commande et l'identification, l'identification de systèmes dynamiques, l'estimation d'état et de paramètres, la synthèse (commande robuste, adaptative et non-linéaire), l'analyse et la validation de lois de commande, le diagnostic et la reconfiguration pour la sûreté du vol.
L'unité dispose également de compétences pluridisciplinaires et notamment d'une solide connaissance de la dynamique du vol régulièrement mises à contribution pour l'expertise des qualités de vol et des systèmes de commande de vol dans les projets de nouveaux concepts d'aéronefs.
Développement des lois de pilotage-guidage du démonstrateur EOLE, validation sur simulateur et tests en vol
Identification des modèles aéroélastiques pour les essais en vol de flottement
Image, Vision, Apprentissage (IVA)
L'unité IVA (Image, Vision, Apprentissage) conçoit, développe et démontre des méthodologies innovantes dans les domaines du traitement de données expérimentales, de la perception et de l'intelligence artificielle. Les compétences d'IVA comprennent l'inversion numérique de données, la vision géométrique, l'imagerie multi-physique, l'interprétation sémantique de scène, la reconnaissance de forme et l'apprentissage par ordinateur.
A ces domaines amont s'ajoutent des axes d'expertise transverses concernant l'évaluation et la modélisation de performance, l'implémentation efficace (notamment sur machines parallèles) et la mise en œuvre de démonstrateurs physiques grâce au moyen dédié AtExPA (Atelier d’Expérimentation pour la Perception Artificielle). Les travaux de l'unité visent l'ensemble des applications, tant militaires que civiles, du traitement d'image et de vidéo : surveillance, renseignement, télédétection, systèmes autonomes et robotiques, mesure physique par imagerie, inspection et diagnostic.
Méthodes Multidisciplinaires, Concepts Intégrés (M2CI)
L’unité M2CI (Méthodes Multidisciplinaires, Concepts Intégrés) met à profit la dualité applications-méthodes dans le domaine de la conception de véhicules aérospatiaux pour, d’une part, développer des méthodes inspirées des besoins applicatifs et validées sur des cas représentatifs de ces derniers, et d’autre part proposer et évaluer des concepts intégrés innovants d’aéronefs ou de lanceurs dont la définition est améliorée par l’utilisation de méthodes de conception adaptées.
Les méthodes développées (algorithmes d’optimisation, formulations MDO, modèles de substitution, gestion des incertitudes) visent à augmenter le nombre de disciplines prises en compte, améliorer l’exploration multi-fidélité de l’espace de conception et quantifier les incertitudes dans un cadre multidisciplinaire. Du point de vue applicatif, il s’agit de porter des idées de concepts innovants (par exemple aéronefs à propulsion hybride, lanceurs réutilisables ailés) depuis l’exploration initiale jusqu’à l’expertise au profit des industriels du secteur, en passant par des approches collaboratives au niveau national ou européen.
Enfin, l’équipe promeut d’une part la capitalisation des modèles et méthodes sous forme de briques intégrées à un environnement de conception partagé à l’Onera, et d’autre part la validation de certains concepts ou technologies par la spécification et la mise en œuvre de démonstrateurs. Elle cherche à développer des coopérations nationales ou internationales avec d’autres laboratoires ou centres de recherche sur le volet méthodologique, ainsi qu’une approche partenariale avec l’industrie pour le développement des concepts innovants. Elle travaille naturellement avec les autres unités du DTIS sur la thématique Conception et Optimisation, et avec les départements métiers de l’Onera pour la multidisciplinarité.
Mathématiques Appliquées et Calcul Intensif (MACI)
Visualisation à l'aide du logiciel Previsio
d'une représentation compressée et
précise d'un rayonnement acoustique
par un objet diffractant sound-softs
L'unité MACI (Mathématiques Appliquées et Calcul Intensif) intervient en support des activités de développement des modèles numériques à l'Office. Les travaux qui sont menés visent principalement le développement des grands codes de calcul de l'Office. Ils sont réalisés conjointement avec les équipes numériques des autres départements.
Les compétences de l'équipe couvrent un large domaine des mathématiques appliquées. Plus spécifiquement, elles portent sur les schémas d'ordre élevé, la modélisation multi-échelle, les formulations intégrales, les méthodes de décomposition de domaines et les algorithmes d'optimisation. La résolution des systèmes linéaires et leur implémentation sur des architectures parallèles et multi-cœurs est aussi un domaine de compétence de l'unité.
Ces travaux conduisent à des développements de modules intégrés dans les codes de l'Office ou dans des composants logiciels externes. L’unité dispose d’accès aux clusters de développement de l’ONERA afin de pouvoir réaliser des tests de performance sur différents types d’architectures de calculateurs.
Modélisation et Ingénierie des systèmes Distribués et Logiciels (MIDL)
L’unité MIDL (Modélisation et Ingénierie des systèmes Distribués et Logiciels) se positionne sur les applications de l’informatique au sens large, et vise à promouvoir et réaliser la mise en œuvre de méthodes informatiques dans des cadres applicatifs réels. D’une part, l’unité développe dans le cadre de ses activités de recherche des méthodes informatiques, dans une démarche allant de l’analyse de besoins jusqu’à la réalisation de cadres d’intégration, au travers de trois axes scientifiques : ingénierie logicielle, systèmes distribués, et modèles pour le raisonnement. D’autre part, ses membres dans leur ensemble ont de bonnes connaissances de différents domaines applicatifs et sont ouverts sur des applications nouvelles. L’unité est bi-site, chaque composante de l’unité pouvant servir de relais local aux membres de l’autre, ce qui participe à l’animation transverse du département et permet le décloisonnement des méthodes à travers les divers domaines applicatifs liés aux écosystèmes locaux.
Navigation Guidage Pilotage de véhicules Autonomes (NGPA)
L’unité NGPA (Navigation Guidage Pilotage de véhicules Autonomes) conduit des travaux de recherche en automatique (commande et estimation), principalement dédiée aux chaînes fonctionnelles de navigation, guidage et pilotage de systèmes autonomes (missiles, lanceurs, robotique aérienne et terrestre, systèmes multi-véhicules, …).
Afin de répondre à des besoins opérationnels sur ces différentes applications, l’unité mène des études portant sur la conception d’engins (ou leur restitution), la modélisation, la synthèse et l’intégration d’algorithmes NGP et l’évaluation des performances systèmes (de défense ou civils).
L’unité NGPA dispose pour cela d’outils de simulation fine, qu’elle développe ou qu’elle contribue à développer, par l’intégration de modèles métier. Elle exploite également des moyens d’expérimentation (drones, robots terrestres, Hardware-in-the-loop) pour valider des concepts de NGP mis au point dans l’unité.
RotorcraFt, Dynamique du vol et Systèmes (RFDS)
L’unité RFDS (RotorcraFt, Dynamique du vol et Systèmes) réalise des travaux de modélisation et simulation de la dynamique du vol des appareils à voilures tournantes (hélicoptères, convertibles, combinés, tandem, coaxiaux ou architectures innovantes Propulsion Distribuée, hybrides, électriques) pour l’aide à la conception et l’évaluation (performances, qualités de vol et impacts environnementaux) des appareils futurs– pilotés, OPV ou UAV. Au-delà de ces compétences, l’unité dispose d’une large connaissance des contextes opérationnels et réglementaires qu’elle met au profit du développement de systèmes d’aide aux équipages pour les avioniques nouvelles (lois de pilotage évoluées, aide à la gestion de mission, aide à la protection du domaine de vol, etc.).
Ainsi l’ensemble de ses travaux participent à l’effort d’amélioration de la sécurité des vols en synergie de celle des performances en opération. L’unité dispose également d’un banc de prototypage système (Simulateur PycsHel), intégré au laboratoire de simulation LABSIM, lui permettant d’évaluer les appareils et systèmes qu’elle développe, allant jusqu’à la simulation pilotée et aux expérimentations en vol pour lesquelles elle s’appuie sur ses partenaires opérationnels (DGA-EV, CEPA, ...).
Risque – Identification, Modélisation et Evaluation (RIME)
L’unité RIME (Risque – Identification, Modélisation et Evaluation) fédère des activités qui portent sur le développement et la mise en œuvre de méthodes et d’outils pour identifier les règlements et les exigences applicables aux systèmes, modéliser les architectures et les concepts d'emploi de ces systèmes, évaluer les risques induits au plus tôt et analyser les données recueillies tout au long de la vie des systèmes.
Ces activités s'intéressent à la définition d'un système d'un point de vue technique, mais aussi humain et organisationnel. Les risques considérés sont liés à la sécurité des biens, des personnes et des informations. Ils peuvent être également liés à d'autres aspects comme le respect de contraintes environnementales, la prise en compte de considérations éthiques, ou encore la satisfaction d’indicateurs de performance, ... Les méthodes et outils développés par l’unité se fondent sur des approches provenant de plusieurs thématiques scientifiques (Intelligence artificielle et décision, Ingénierie des systèmes et des logiciels, Mathématiques appliquées, calcul scientifique).
Dans les prochaines années, un accent particulier sera porté à l’application des techniques développées par RIME au système de transport aérien actuel et futur ainsi qu’aux systèmes de drones. Ces travaux seront réalisés en lien étroit avec les autres unités du DTIS travaillant sur ces sujets.
Systèmes de Surveillance Aérospatiaux et de Défense (S2AD)
L’unité S2AD (Systèmes de Surveillance Aérospatiaux et de Défense) a une orientation applicative et système autour des grands domaines que sont la surveillance de l’espace et toutes les missions qui s’y rapportent avec des activités couvrant aussi bien le côté technico-opérationnel que les études amont, la surveillance de l’espace aérien et notamment l’expertise développée autour de l’Air Command and Control System et des C2 en général, la surveillance des systèmes spatiaux, notamment pour ce qui est de l’évaluation de leurs vulnérabilités aux menaces qu’elles soient ou non intentionnelles, l’alerte avancée, notamment via l’évaluation d’architecture ou le développement de concepts innovants de surveillance de la prolifération, et les systèmes de surveillance aéroportés notamment en ce qui concerne l’utilisation de drones pour des missions de surveillance ou d’inspection, en lien avec les aspects GNC multi-véhicules, fusion multi-capteurs et optimisation de réseaux dynamique de capteurs.
L’unité étudie, adapte ou développe des méthodologies propres dans tous les champs scientifiques, avec un focus sur l’estimation, la commande, le traitement de l’information, la modélisation et l’évaluation de performances.
Simulation, Infrastructure et Intégration de Modèles (S2IM)
L'unité S2IM (Simulation, Infrastructure et Intégration de Modèles) est en charge de développer et maintenir les moyens de simulation permettant de traiter des études à caractère technico-opérationnel : études systèmes de systèmes, évaluation de performances de systèmes dans un environnement réaliste mais aussi analyse de concepts d’emploi, d’architectures et d’organisations.
A ce titre :
- S2IM développe le contenant : des outils dont principalement un framework de simulation multi-acteurs permettant de préparer des scénarios complexes sur fond de carte, de jouer des simulations suivant différents modes (distribué ou standalone, mono ou multi-run, visuel ou non)
- S2IM coopère avec les autres unités et départements pour développer le contenu : des modèles scientifiques pluridisciplinaires (systèmes, radar, optique, environnement, ...) ; cette coopération repose sur une politique de déploiement des outils et de soutien aux utilisateurs
- S2IM réalise des études en mettant en œuvre des scénarios opérationnels au sein des outils jusqu’à leur exploitation, pouvant être réalisée conjointement avec les experts métier.
L’unité conduit une démarche de génie logiciel aboutie reposant sur des développements rigoureux et une amélioration continue des moyens informatiques mis en place visant, in fine, à améliorer la productivité ainsi que la qualité des études réalisées. La volonté de capitalisation des modèles et données associées permet à l’unité S2IM d’être le garant de moyens de simulation pérennes.
Systèmes Embarqués, Autonomes et Sûrs (SEAS)
L'unité SEAS (Systèmes Embarqués, Autonomes et Sûrs) a pour objet le développement et le fonctionnement sûr des systèmes embarqués et des systèmes autonomes. Dans cette optique, elle s'intéresse en particulier aux problématiques de la spécification, la conception et l'analyse, en mettant l'accent sur leurs aspects formels.
Les axes de recherche mis en œuvre pour répondre à ces différentes problématiques s'appuient sur : des langages de spécification formelle ; des langages de modélisation d'architectures de systèmes ou de leur comportement ; des techniques de vérification formelle ou d'analyse temps-réel ; des architectures et algorithmes de décision, de la planification de tâches à la gestion de leur exécution ; des architectures de décision et de gestion de mission multi-engins, réparties entre stations sols et systèmes embarqués ; et des outils et méthodes permettant l'implantation sur des plateformes physiques.
Les travaux de l'unité SEAS comportent également un volet expérimental avec une mise en œuvre sur différentes plateformes (drones, robotique, systèmes cyber-physiques, systèmes aéronautiques).
SYstèmes intelligents et Décision (SYD)
L'unité SYD (SYstèmes intelligents et Décision) se consacre à l'étude et au développement de cadres de modélisation et d'algorithmes pour la planification, l'ordonnancement et l'allocation optimale de ressources dans un contexte où les aspects temporels ou spatiaux ne peuvent être occultés. L'unité vise également à appliquer les algorithmes qu'elle développe à la conception de systèmes variés allant des chaînes d'assemblage et aux harnais électriques des satellites, à l'analyse de sécurité, au trafic aérien et à l'autonomie décisionnelle des robots.
En ce qui concerne le trafic aérien, elle utilise la plateforme IESTA comme moyen d'essai ou de démonstration. Pour la robotique, les aspects relatifs à l’implantation informatique des algorithmes sont également étudiés afin de rendre possible leur fonctionnement embarqué. Une partie importante des activités reposent sur des compétences spécifiques en Intelligence Artificielle, combinatoire, Recherche Opérationnelle et décision dans l'incertain, comme par exemple la Programmation par Contraintes, la Satisfaction de formules Booléennes, la Satisfiabilité Modulo Théories ou les Processus Décisionnels de Markov. En ce qui concerne la Programmation par Contraintes, l'unité développe et maintient son propre solveur appelé InCell.
