Semestre 9 - apprentIssage Image Signal Communications

Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert


Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE
* Connaître et comprendre différentes approches d'estimation exploitant les filtrages adaptatifs et optimaux (LMS, Kalman, etc.) appliqués à différents contextes applicatifs (pistage, rehaussement, etc.) : (C3, N4)
* Avoir développé une culture générale sur différents champs applicatifs, ce qui inclut une bonne connaissances des propriétés des signaux dédiées et des traitements associés (Radar, signaux biomédicaux, signaux GPS, centrale inertielle): (C5, N3)
* Approfondir les connaissances sur les méthodes avancées en apprentissage automatique sur les réseaux pour l'apprentissage profond (RNN, LSTM, GAN, AE et VAE): (C8,N3)
* Connaître les principes de la segmentation de l'image dans une chaîne de traitement : (C3, N2)
* Connaître la chaîne complète d'imagerie en intégrant les principes de géométrie projective 3D-2D : (C3, N4)
* Connaître les principes avancés des communications numériques dont la normes 5G : (C7,N4)
Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE
* Etre en mesure d'exploiter les différents concepts de traitement du signal ou de l'image pour répondre au cahier des charges demandé : (C5, N3)
* Développer, simuler, évaluer et valider des approches de traitement du signal reposant sur des techniques de caractérisation, modélisation, estimation et détection dans le cadre d'une application donnée : (C3, N3)
* Evaluer l'utilité de chaque bloc de la chaîne radar, de la sélection de la forme d'onde au bloc d'information en passant par l'étage RF et le bloc de réception de traitement du signal : (C2, N2)
* Dimensionner chaque bloc d'une chaîne de communication numérique : (C4, N3)
* Prendre en compte les spécifications d'un standard de communication : (C9, N3)
* Aptitude à la mise en œuvre de chaîne de traitements pour des applications en apprentissage automatique : (C8, N3)
* Utiliser des API de vision par ordinateur 2D/3D en robotique, contrôle de drone, etc. : (C3, N3)

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Ce module propose d'étudier les systèmes récents en apprentissage profond. D'une part, nous nous intéresserons aux systèmes récurrents et d'autres par aux approches non-supervisées génératives telles que les méthodes par réseaux antigonistes.

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Depuis une quinzaine d'années et les premières contributions de Foschini et Telatar, il est désormais acquis que l'utilisation de plusieurs antennes à l'émetteur et au récepteur permet d'augmenter considerablement les performances des systèmes de télécommunications en termes de capacité. Les systèmes multi-antennes, déj à utilisés dans les normes 802.11n (Wi-Fi) et LTE Advanced (4G), sont également prévus dans la future norme 5G, où les stations de base pourront être équipées d'une centaine d'antennes.
L'objectif de ce cours est d'aborder les techniques de traitement de signal/communications numériques associées aux systèmes multi-antennes. Dans une première partie intitulée "Traitement d'antenne", nous étudierons plusieurs techniques avancées de traitement statistique du signal permettant d'extraire des informations de signaux reçus par un réseau de capteurs en particulier nous aborderons les techniques de détection, de localisation de sources émettrices, de focalisation d'antenne (beamfoming). Dans une seconde partie intitulée "Systèmes MIMO", on s'intéressera aux apports des systèmes mulit-antennaires en communications numériques en particulier nous aborderons les techniques de précodage, de codage spatio-temporel, qui permettent d'exploiter la diversité spatiale inhérente afin d'augmenter le débit et diminuer le taux d'erreur d'une transmission.

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L'objectif de ce cours est de présenter les grandes familles d'approches permettant de réaliser la segmentation d'une image, c'est- à-dire la partition d'une image en différentes zones représentant chacune un objet caractéristique. Le cours se décompose en trois parties : des généralités sur les méthodes de segmentation, les méthodes de segmentation fondées sur la détection de régions homogènes, et enfin, les approches reposant sur la détection d'hétérogénéités dans l'image, c'est à dire sur la détection de frontières.

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Le langage C est l'un des meilleurs choix possibles pour l'implémentation efficace d'algorithmes de traitement du signal. Son utilisation requiert une maitrise parfaite des pointeurs qui sont abordés dans cet enseignement sous tous leurs aspects : passage par référence, tableaux, allocation et transtypage, arithmétique de pointeurs, pointeurs génériques, pointeurs de pointeurs ou encore pointeurs de fonctions. Chacun de ces différents points donne lieu à une implémentation de traitement d'image. Un intérêt tout particulier est porté à l'optimisation au sens large : génie logiciel (cohérence d'écriture, structuration, etc) et amélioration de la vitesse d'éxécution.

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Le principe est d'illustrer les concepts avancés de traitement du signal dans différentes applications biomédicales (EEG/ECG/etc.)

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Ce module permet de présenter dans un premier temps le principe des systèmes de communications numériques IoT depuis la collecte de la données jusqu' à son traitement (sur le cloud, sur l'objet, etc.). Dans un deuxième temps, les systèmes LPWAN sont exposés, nous en dressons les avantages et les inconvénients dans des contexte de bandes libres et de bandes licenciées. Dans un troisième temps, un focus particulier est fait sur les couches physiques des réseaux à base de technologies Sigfox, LoRa et LoRa-E. Pour finir, les défis ouverts vis- à-vis de la popularité de ces technologies sont exposés.

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Ce module comporte 2 parties :

* Partie 1 : Ce module donne un aperçu des techniques de navigation par satellites. Le GPS ou système de positionnement mondial, qui est actuellement le seul système entièrement opérationnel, est étudié en détails. Une première partie est consacrée au fonctionnement des récepteurs GPS, puis l'accent est mis sur les différents algorithmes classiquement utilisés pour résoudre le problème de positionnement. Enfin, la question du contrôle d'intégrité, cruciale en aviation civil, est abordée. Le module se termine par une présentation de Galiléo, l'alternative européenne au GPS.

* Partie 2 : Présentation des systèmes de guidage inertiel

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Ce cours a pour objectif d'introduire les concepts fondamentaux à la conception de systèmes et d'algorithmes utilisant la capture, l'analyse, le traitement et la restitution d'images et vidéos 3D.

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L'objet de ce cours est de présenter les outils de base et avancés pour développer des approches paramétriques en traitement du signal. Cela comprend une réflexion sur la modélisation des signaux, les techniques d'estimation des paramètres associés ainsi qu'une présentation du filtage optimal de Wiener, des filtrages adaptatifs de type LMS ou RLS. Puis, le filtrage de Kalman est traité dans le cas d'une représentation de l'espace d'état linéaire et non-linéaire. Enfin, le filtrage particulaire est présenté. Ces approches peuvent être déclinées dans différentes applications (parole, communication mobile, radar, GPS, etc.).

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Ce cours introduit des concepts de codage correcteur d'erreurs des systèmes de 5e génération qui sont les codes LDPC (Low Density Parity Check) et les codes polaires.Ces codes sont maintenant grandement utilisés dans d'autres standards de télécommunications tels que LTE, WiFi et DVB. Dans ce cours, nous introduirons les concepts liés à ces deux codes et à leurs décodages associés.

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Ce cours a pour objet de présenter les techniques de traitement du signal appliquées au radar.

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Le projet avancé de 3ème année télécommunications a pour objectif d'approfondir, par une expérience pratique, les matières enseignées au sein du département.
Il se déroule pendant la totalité du semestre 9, en petits groupes de 5 à 6 élèves ingénieurs selon les années.
Les projets sont encadrés par des enseignants-chercheurs et potentiellement, en collaboration avec des industriels issues de start-up, PME ou grands groupes. Les élèves traitent de sujets techniques variés portant sur des problématiques industrielles, adossées à la recherche et/ou multidisciplinaires.
Les élèves-ingénieurs mènent leur projet dans un environnement particulier, nommé le fablabou encore le Télécom lab, qui s'inspire des design-centers et des centres d'innovation d'entreprises partenaires.
Il est à noter que ce projet est parrainé par quatre grands-groupes, qui apportent leur savoir-faire sur la gestion de projet et la gestion de programme.
De plus, les élèves-ingénieurs travaillent sur leur savoir-être et sont amenés à communiquer sur leur travail de différentes manières et à plusieurs étapes du projet :

Lereporting par mail de quelques lignes aux parrains industriels et encadrants.
Le comité de pilotage devant les entreprises « marraines », durant lequel chaque groupe projet dispose de 20 minutes pour présenter l'état d'avancement de son projet et le planning envisagé. Il mentionne les risques identifiés et justifie les retards éventuels.
Les élèves-ingénieurs sont aussi amenés à rédiger leurs rapports en anglais sous la forme d'une communication scientifique de plusieurs pages à deux colonnes.
Les élèves-ingénieurs présentent aussi leur travail lors d'une soutenance en anglais de 20 minutes suivies de questions devant un jury composé d'industriels, d'enseignants-chercheurs et de représentants du centre de ressources en langues. Le jury évalue la présentation tant sur le fond que sur la forme. Les représentants industriels délibèrent pour sélectionner les projets les plus aboutis en termes de réalisation technique, de gestion de projet et de valorisation. Il est à noter qu'au semestre 9, une séance de tutorat est programmée en amont avec un enseignant de langues : les élèves ont une présentation blanche et retravaillent la phonologie, le métalangage ainsi que la clarté des diapositives. La soutenance finale constitue le point d'orgue des savoirs construits tout au long des trois années de la formation en langues.

Ainsi, le projet avancé de 3ème année est évalué par trois éléments :

la note de travail sur la base d'une évaluation fourni par les encadrants du projet.
la note de rapport est déterminée par le rapporteur de votre groupe.
la note de soutenance, affectée par un jury mixte contenant des enseignants et/ou des industriels.

Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Maîtriser les concepts et fondements en programmation, réseaux, transmission et traitement du signal et de l'image(C1, N4).
Disposer d'une culture sur les signaux (parole / audio / image / vidéo), sur les systèmes de communications, les langages de programmation et les réseaux en étant sensibilisé aux normes existantes
Connaître les domaines d'application dans lesquels les différents concepts présentés durant la formation sont utilisés.
Savoir rédiger un document de synthèse en anglais et présenter ses travaux à l'oral.

Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Sur la base des connaissances en programmation, réseaux, transmission et traitement du signal et de l'image, analyser la problématique à traiter, dresser un état de l'art des solutions existantes et sélectionner celle la plus adapté au cahier des charges (C1, N4) (C2, N4) (C3, N4) (C4, N4), (C7, N4)
Evaluer les avantages et les inconvénients des solutions, algorithmes ou produits existants ou développées (C5, N4)
Travailler au sein d'une équipe-projet durant un semestre donné avec des dates à respecter (C7, N4)
Valoriser le travail effectué, sous différents formats tant à l'oral qu' à l'écrit (C8, N4)
Selon la nature du sujet, prendre en compte les enjeux d'éthique, environnementaux et économiques. (C.9, N4) (C.11, N4)

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Le projet avancé de 3ème année télécommunications a pour objectif d'approfondir, par une expérience pratique, les matières enseignées au sein de l'option.
Il se déroule pendant la totalité du semestre 9, en petits groupes de 5 à 6 élèves ingénieurs selon les années. Un créneau encadré est habituellement réservé au projet. D'autres peuvent être programmés.
Les projets sont encadrés par des enseignants-chercheurs et potentiellement, en collaboration avec des industriels issues de start-up, PME ou grands groupes. Les élèves traitent de sujets techniques variés portant sur des problématiques industrielles, adossées à la recherche et/ou multidisciplinaires. Les élèves poursuivent leur familiarisation avec la gestion de projets.
Les élèves-ingénieurs mènent leur projet dans un environnement particulier, nommé le fablab ou encore le Télécom lab, qui s'inspire des design-centers et des centres d'innovation d'entreprises partenaires.
Il est à noter que ce projet est parrainé par plusieurs grands groupes, qui apportent leur savoir-faire au niveau de la gestion de projet.
De plus, les élèves-ingénieurs travaillent sur leur savoir-être et sont amenés à communiquer sur leur travail de différentes manières et à plusieurs étapes du projet :

Le comité de pilotage : les élèves-ingénieurs présentent l'état d'avancement de leur projet devant un comité de pilotage à mi-parcours.
Les élèves-ingénieurs sont aussi amenés à rédiger leurs rapports en anglais sous la forme d'une communication scientifique de plusieurs pages à deux colonnes. Une séance de tutorat est programmée afin que les enseignants en langues indiquent aux élèves le type d'erreurs commis. Ils les amènent à comprendre leurs erreurs et à reformuler si nécessaire les paragraphes rédigés.
Les élèves-ingénieurs présentent aussi leur travail lors d'une soutenance en anglais de 20 minutes suivies de questions devant un jury composé d'industriels, d'enseignants-chercheurs et de représentants du centre de ressources en langues. Le jury évalue la présentation tant sur le fond que sur la forme. Les membres du jury délibèrent pour sélectionner les projets les plus aboutis en termes de réalisation technique, de gestion de projet et de valorisation.

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Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Maitriser l'anglais et connaître d'autres cultures (C10, N1 à N4)

Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Savoir communiquer avec des personnes de langues et cultures différentes (C10, N2 à N4)
Savoir s'adapter dans différents contextes, dans l'entreprise, à l'international (C10, C12, N1 à N3)
Savoir communiquer avec de spécialistes et non-spécialistes (C12, N1 à N3)
Apprendre à mieux se connaître, à s'autoévaluer, à gérer ses compétences (C13, N2 - N3)

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Reconnaissance de l'engagement étudiant dans la vie sociale, associative ou personnelle
Chaque élève-ingénieur peut faire une demande de validation des compétences, connaissances et aptitudes qu'il a acquises dans l'exercice des activités suivantes :

activité bénévole au sein d'une association,
activité de promotion de l'école ou de l'établissement,
implication au service de l'école ou de l'établissement,
activité professionnelle,
activité militaire dans la réserve opérationnelle,
engagement de sapeur-pompier volontaire,
service civique,
volontariat dans les armées,
participation aux conseils de l'établissement et des écoles, d'autres établissements d'enseignement supérieur ou des centres régionaux des œuvres universitaires et scolaires.

Un engagement étudiant est considéré de niveau élevé lorsqu'un élève-ingénieur a des fonctions/missions définies et reconnues dans l'exercice de ses activités.
Le module facultatif engagement étudiant donne lieu à une note sur 20 points entraînant un bonus maximum de 1 point/20 à la moyenne de l'UE (Langues et culture de l'ingénieur). La note obtenue à ce module ne peut pas diminuer la moyenne de l'UE (Langues et culture de l'ingénieur).

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Reconnaissance de l'engagement étudiant dans la vie sociale, associative ou personnelle
Chaque élève-ingénieur peut faire une demande de validation des compétences, connaissances et aptitudes qu'il a acquises dans l'exercice des activités suivantes :

activité bénévole au sein d'une association,
activité de promotion de l'école ou de l'établissement,
implication au service de l'école ou de l'établissement,
activité professionnelle,
activité militaire dans la réserve opérationnelle,
engagement de sapeur-pompier volontaire,
service civique,
volontariat dans les armées,
participation aux conseils de l'établissement et des écoles, d'autres établissements d'enseignement supérieur ou des centres régionaux des œuvres universitaires et scolaires.

Un engagement étudiant est considéré de niveau très élevé lorsqu'un élève-ingénieur a des fonctions/missions comportant des responsabilités administratives, financières et/ou pénales dans l'exercice de ses activités. Un engagement très élevé doit également comprendre un aspect encadrement et animation.
Le module facultatif engagement étudiant donne lieu à une note sur 20 points entraînant un bonus maximum de 2 point/20 à la moyenne de l'UE (Langues et culture de l'ingénieur). La note obtenue à ce module ne peut pas diminuer la moyenne de l'UE (Langues et culture de l'ingénieur).

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Ce module se compose de deux parties complémentaires :
- Projet Professionnel
- Business Challenge.

Partie 1 : PROJET PROFESSIONNEL (4 heures)
Identification des sources de motivation et des forces/faiblesses/opportunités/menaces rencontrées pendant le stage de 1ere année et 2ème année se préparer à l'embauche Construire son pitch et se préparer à la soutenance du projet professionnel.
MODULE 1 :Debriefing du stage 2A,
MODULE 2 : Préparation du pitch en vue de la soutenance de projet professionnel

Partie 2 : BUSINESS CHALENGE (24 heures)
A travers une simulation l'étudiant doit :- Apprendre à développer une stratégie- comprendre les mécanismes de fonctionnement de l'entreprise ( coûts, comptabilité, finances, marketing, production...)- Analyser les résultats- Se sensibiliser au DDRSMieux comprendre les intéractions entre les différentes dimensions d'une entreprise est un des principaux objectifs de Global Challenge. Les participants devront traiter de multiples disciplines liées à la gestion en les intégrant dans une stratégie globale. De plus, les participants devront apprendre à travailler en équipe, afin de mieux analyser les implications opérationnelles et financières de leurs décision.Chaque équipe, regroupée en unité autonome de gestion, doit gérer un ensemble de produits sur un marché virtuel.

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