Réseau de communication courant porteur en ligne pour la collecte d'informations et le diagbostic d'équipements embarqués dans l'aéronef

par Mickael Brison

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Mohamed Bensetti.

Soutenue le 03-07-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de Electrical,Optical,Bio: PHYSICS_AND_ENGINEERING , en partenariat avec CentraleSupélec (2015-....) (établissement opérateur d'inscription) et de Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif sur Yvette) (laboratoire) .

Le président du jury était Lionel Pichon.

Le jury était composé de Filipe Vinci dos Santos, Raul Liberato de Lacerda Neto, Nabil Bendjelloun, Ivan Camargo, Christophe Taurand.

Les rapporteurs étaient Fabrice Duval, Fortunato Dualibe.


  • Résumé

    Ces travaux portent sur la faisabilité de l'établissement d'un réseau Courant Porteur de Ligne (CPL) pour transmettre des données de maintenance prédictive dans le domaine aéronautique. Le CPL est identifié comme solution afin d'augmenter le nombre d'informations échangées sans modifications du câblage déjà présent dans l'avion. L'approche adoptée au cours de cette thèse porte sur l'adaptation des solutions CPL existantes sur le marché afin qu'elles puissent être déployées sur un réseau avionique classique. Ces modifications doivent respecter les normes aéronautiques qui intègrent notamment sur la protection foudre (DO-160) et les mécanismes de couplage pour assurer la liaison de communication sur les lignes de puissance. Des expérimentations ont été réalisées pour vérifier les performances que les solutions CPLs pourraient attendre en utilisant le ratio signal sur bruit (SNR) comme paramètre de comparaison.Un montage permettant de respecter à la fois la contrainte de protection à la foudre et le fonctionnement des transmissions CPM a été identifié et évalué par le biais de simulations et d’expérimentations en laboratoire. Ce montage nous a permis d'augmenter le SNR de la liaison CPL jusqu'à 40dB. Les circuits de couplage présents sur les modems CPL du commerce ont été optimisés afin de mieux s'adapter à l'environnement aéronautique. La conception de ces circuits sont complètement décrites, dont notamment la réalisation du transformateur HF permettant l'adaptation d'impédance. Une fois les modifications effectuées, nous avons réalisé une série de mesures d’émissions conduites générées les chipsets afin de vérifier leur conformité aux normes CEM DO-160. Les tests ont porté sur des modems classiques et des modems modifiés liés à un équipement classique avionique. Ces tests nous ont montré que, sans les modifications proposées au niveau du circuit de couplage, il est impossible de communiquer sur des lignes fortement bruitées. Dans le cas de bruits générés à la limite de la norme DO-160, notre modem modifié atteint un débit de 46 Mbps en émission et 36 Mbps en réception. Dans cette dernière manipulation, nous atteignons dans un pire cas de perturbations un débit supérieur à celui de notre cahier des charges.

  • Titre traduit

    Power line communication applied for the collection of informations and equipment diagnosis on an aircraft.


  • Résumé

    This work focuses on the feasibility of a Power Line Communication (PLC) network for transmitting predictive maintenance data on avionics power lines. PLC is identified as a solution to increase the number of information exchanged without modification of the wiring already present in the aircraft. The approach taken in this thesis deals with the adaptation of existing PLC solutions on the market so that they can be deployed on a conventional avionics network. These modifications include lightning protection and coupling circuits to ensure the communication over the power network. Experiments were conducted to verify the performance that PLC solutions could expect by using the signal-to-noise ratio (SNR) as a comparison paramater.A circuit allowing to respect lightning protection constraints and that allow PLC transmissions has been identified and evaluated by means of simulations and laboratoy experiments. This modificatiosn allowed us to cincrease the SNR of the PLC link up to 40dB. Coulpling circuits on commercial CPL modems have been optimized to better adapt PLC signal to the avionic environment. The design of these circuits is completely described, including the realization of the HF transformer for impedance matching. Once the changes were made, we performed a series of conducted emissions measurements that generated the chipstets to verify their compliance with the CEM DO-160 standarts. The tests focused on conventional modems and modified modems related to conventional avionics equipment. These tests showed us that, without the proposed modifications at the level of the coupling circuit, it is impossible to communicate on very noisy lines. In the case of noise generated at the limit of the DO-160 standart, our modified modem achieves a data rates of 46 Mbps for transmission and 36 Mbps for reception. In this last manipulation, we reach in a worse case of disturbances a data rate higher than the specifications needed.


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