Réseaux d'énergie embarqués dans les systèmes de transport : communication et diagnostic passif par Courant Porteur en Ligne (CPL)

Embedded energy networks in transportation systems : communication and passive diagnosis using Power Line Communications (PLC)

• Auteur / Autrice : Navish Lallbeeharry
• Direction : Virginie Dégardin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, microélectronique, nanoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance le 05/12/2018
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Safran electrical & power
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes embarqués (informatique)

Transports et communications

Défauts électriques -- Localisation

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Réseaux électriques (énergie)

Courants porteurs en ligne (informatique)

Mots clés libres

Synchronisation OFDM

PLC technology

Résumé

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse portent dans un premier temps sur la fiabilisation de la technologie CPL et dans un second temps sur le diagnostic de réseaux filaires en utilisant le CPL dans le contexte aéronautique. L’objectif de l’étude est de fiabiliser le lien CPL en respectant les contraintes de temps de latence imposées par le domaine aéronautique. Nous avons introduit des erreurs de fréquence d'échantillonnage afin d’estimer les effets d'une désynchronisation sur le taux d'erreurs binaires. Ensuite une optimisation d'un algorithme d'estimation de l’erreur a été étudiée. La seconde partie de la thèse est consacrée à la surveillance des réseaux filaires embarqués, l'objectif étant d'utiliser la communication CPL comme moyen de détection de défaut. Nous avons centré notre étude sur la détection d’un défaut suite à un arc électrique, modélisé par une résistance parallèle, ou d’un défaut dans une connectique, modélisé par une résistance série sur un fil de la bifilaire. Afin de disposer des caractéristiques de canaux avec et sans défaut, un banc de test représentatif d'un harnais multibranches a été conçu avec différents échantillons de défauts résistifs. Nous avons proposé plusieurs coefficients de détection de défauts basés sur la corrélation, et la distance euclidienne ainsi qu’un algorithme aveugle basé sur les symboles reçus. Afin d'éviter des cas de fausse alarme ou d’absence de détection, des seuils de détection ont été discutés. Les différents coefficients de détection et les seuils ont été comparés et éprouvés en présence de bruit blanc en termes de la puissance émise, et du taux de détection.

The research presented in this thesis focuses firstly on the reliability of PLC technology and secondly on the diagnosis of wired networks using PLC in the aeronautical sector. First of all, we studied the OFDM synchronization in a PLC communication chain for data transmission on avionic systems. The objective of the study is to make the PLC link more reliable by respecting the latency constraints set in the aeronautical domain. We introduced sampling frequency errors in order to analyze the effects of sampling frequency desynchronization on the bit error rate. We then proposed an optimized algorithm for error estimation. The second contribution of the thesis is devoted to the monitoring of embedded wired networks and the objective being to use PLC communication as a mean of detecting a fault. We focused our study on the detection of a fault following an electric arc, modeled by a parallel resistance, or a connection fault, modeled by a series resistance on a wire of the two-wired cable. In order to have the channel characteristics with and without faults, a test bench of a multi-branch harness has been designed with different resistive fault samples. We proposed several correlation-based fault detection coefficients, Euclidean distance, and a blind algorithm based on received symbols. In order to avoid false alarms or no detection, detection thresholds were discussed. The different detection coefficients and the thresholds were compared and tested in the presence of white noise in terms of the transmitted power and the detection rate.