Vérification et Validation d’un Jumeau Numérique pour UAV : injection des scénarios et évaluation sur bancs de tests

Le laboratoire DISP (Décision & Information pour les Systèmes de Production, UR4570) rassemble les chercheurs et enseignant-chercheurs de l’Université de Lyon autour d’une double expertise en Génie Industriel et Informatique pour l’entreprise.

Pour répondre aux défis scientifiques posés par les mutations du monde socio-économique, il réalise des recherches sur la conception et le déploiement de méthodes d’aide à la décision et de systèmes d’information pour l’amélioration de la performance, de l'agilité et de la résilience des systèmes de production de biens et de services et des chaînes logistiques globales.

Description du sujet :
Le jumeau numérique est devenu un cadre central pour relier modèles et systèmes physiques, avec des niveaux d’intégration différenciés (modèle, ombre, jumeau) et des lignes directrices de normalisation émergentes (ISO 23247 [1]) qui structurent la synchronisation des données et la traçabilité entre monde virtuel et réel. Dans une perspective systèmes de systèmes, nous nous appuyons sur des travaux déjà réalisés [3] : l’architecture SoS-DT.
L’objectif est d’appliquer cette architecture, avec la boucle MAPE-K (Monitor-Analyze-Plan-Execute over Knowledge), à l’implémentation d’une plateforme/logiciel pour une flotte de micro-UAV Crazyflie 2.1(+). Les verrous scientifiques et techniques sont les suivants :
- Écart entre la simulation et la réalité (sim2real) : modèles imparfaits, latences radio (Crazyradio), pertes de paquets et gigue qui dégradent la fidélité du DT [2].
- Localisation indoor et modes de secours : dérive/biais des capteurs (Flow, Lighthouse, UWB), bascule contrôlée vers des modes dégradés (alt-hold) [4].
- Orchestration multi-drone : coordination sûre (antichoc), reconfiguration et tolérance aux fautes à l’échelle de la flotte [5].
- Injection de scénarios reproductibles : fautes réseau/senseurs/énergie et événements missionnels avec horodatage, déclencheurs et journalisation.
- Vérification, Validation et traçabilité : métriques quantitatives (latence, précision pos/alt, succès mission, résilience), artefacts et relecture (replay) pour audits.
- Scalabilité et planification : montée en charge (n > 3 drones), ordonnancement multi-missions avec fenêtres temporelles et contraintes de sécurité.

Objectifs du stage :
- Utiliser l’architecture SoS DT pour mettre en place la plateforme et la collecte de données en temps réel.
- Développer un moteur d’injection des événements et fautes en simulation puis sur banc d’essai.
- Définir des indicateurs d’évaluation : latence, précision pos/alt, taux de succès, temps de récupération.

Programme de travail proposé :
- Rédaction d’un état de l’art sur les jumeaux numériques des systèmes de systèmes UAV.
- Développement de jumeaux numériques en utilisant l’architecture SoS DT.
- Généralisation, expérimentations et testbeds.
- Rédaction d’un article scientifique pour valoriser les résultats obtenus.

Plus d'informations : https://www.disp-lab.fr/fr/node/339

Profil recherché : Master (ou diplôme équivalent) en informatique appliquée ou génie logiciel

Compétences souhaitées : Conception orientée objets, Génie logiciel, Sécurité des échanges, IA, apprentissage