Modélisation et évaluation de l’efficacité énergétique des communications inter-drones dans une flotte autonome

Le LIGM UMR 8049 (Laboratoire d’Informatique Gaspard-Monge) est un laboratoire d’informatique localisé sur le campus de Champs-sur-Marne. Ses tutelles principales sont le CNRS et l’Université Gustave Eiffel. L’École des Ponts ParisTech (ENPC) est une tutelle secondaire. Il dépend de l’école doctorale MSTIC de la COMUE expérimentale Paris-Est Sup.

Il regroupe environ 80 chercheurs permanents, et une cinquantaine de non permanents, en informatique fondamentale et appliquée, répartis en six équipes de recherche : LRT - Le travail de l'équipe s'articule autour de trois grands thèmes : Logiciels, Réseaux et Temps réel. Cette équipe est composée de 17 chercheurs/enseignants permanents.

Contexte

Dans le contexte de catastrophes naturelles, une flotte de drones autonomes peut être utilisée pour localiser des victimes à partir des signaux radio émis par leurs équipements personnels (smartphones, montres connectées, etc.), notamment lorsque les infrastructures de télécommunication sont indisponibles. Pour coordonner leur exploration, les drones échangent, en mode ad hoc, des mesures, des cartes et des estimations de position des sources détectées.

Si la propulsion constitue la principale source de consommation d’énergie d’un drone, les communications ont également un coût non négligeable et conditionnent l’efficacité globale de la mission. Des échanges trop fréquents augmentent la consommation, tandis que des échanges trop espacés peuvent dégrader la coordination entre les drones. Les métriques classiques, fondées essentiellement sur le débit ou la capacité de Shannon, rendent imparfaitement compte de cette réalité. L’efficacité énergétique dépend également de la puissance d’émission, de la consommation des circuits RF, du nombre d’antennes et de chaînes radio, de la modulation et du codage, de la qualité du canal, des erreurs et des retransmissions, des mécanismes d’accès au médium, des collisions liées à la densité de la flotte, ainsi que du coût du traitement embarqué.

Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet ANR FlExES et pourra, en fonction de la qualité des travaux réalisés et des résultats obtenus, offrir l’opportunité de poursuivre en thèse dans le cadre du projet.

Objectifs du stage

L’objectif principal de ce stage est de définir de nouvelles métriques d’efficacité énergétique pour les communications inter-drones, en tenant compte des contraintes de consommation, de fiabilité et de latence, puis de les valider par simulation dans différents scénarios de flotte.

Le stagiaire aura pour missions de :

Réaliser un état de l’art des métriques d’efficacité énergétique pour les réseaux sans fil et les réseaux de drones ;

Développer un modèle de consommation énergétique des communications inter-drones ;

Proposer une métrique d’efficacité énergétique intégrant communication, fiabilité et latence ;

Évaluer la métrique proposée par simulation dans différents scénarios de flotte.

Étudiant(e) en M2 ou en dernière année d’école d’ingénieurs en réseaux, systèmes embarqués, informatique, télécommunications ou dans des domaines proches.

Compétences souhaitées : Python/C++, réseaux sans fil, simulation et optimisation.