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Silvere Bonnabel

Silvere Bonnabel

Professeur

Centre · CAOR

Prix & distinctions

  • 2024 « 2024 George N. Saridis Best Transactions Paper Award » de la revue IEEE Transactions on Intelligent Vehicles.
  • 2022 Prix Espoir IMT-Académie des sciences
  • 2021 Prix européen du contrôle 2021 (le « European Control Award », prestigieux prix européen du contrôle. « 2024 George N. Saridis Best Transactions Paper Award » de la revue IEEE Transactions on Intelligent Vehicles.
  • 2015 Prix Alain Glavieux 2015, décerné conjointement par la SEE et l'IEEE.
  • 2015 Prix du brevet des SAGEM Innovation Awards 2015.
  • 2009 Prix de thèse du GDR MACS
  • 2009 Prix de thèse du Club EEA

Équipe

CAOR

Biographie

Silvère Bonnabel est un chercheur dont les travaux se concentrent sur l’estimation d’état et la théorie des filtres pour les systèmes dynamiques non linéaires, avec une expertise marquée dans le développement de méthodes avancées de filtrage et de lissage. Ses recherches portent notamment sur l’Invariant Extended Kalman Filter (IEKF), une approche exploitant les propriétés des groupes de Lie pour améliorer la robustesse et la précision des estimateurs dans des contextes variés, tels que la navigation robotique, la localisation de véhicules ou l’estimation de pose étendue. Ses contributions incluent des extensions théoriques de l’IEKF, comme l’Iterated IEKF (IterIEKF) ou l’adaptation de ce cadre à des systèmes à deux référentiels (Two-Frame Systems), ainsi que des applications pratiques en fusion de capteurs (IMU, GNSS, LiDAR) et en contrôle optimal stochastique. Ses travaux abordent également des problématiques liées à la réduction de dimension pour les matrices de covariance de grande taille, à l’optimisation variationnelle pour l’inférence bayésienne, et à l’intégration de contraintes dans les estimateurs non linéaires.

Publication(s)

Enseignements

Calcul Différentiel, Intégral et Stochastique II (Math2)

Chargé d'enseignement

L’EC2 est constitué de deux blocs : Equations Différentielles Probabilités. Le cours d’équations différentielles a pour but d’initier les étudiants à l’étude des systèmes dynamiques: existence, unicité et régularité des solutions d’une équation différentielle (théorèmes de Peano-Arzela, Cauchy-Lipschitz, régularité par rapport aux conditions initiales en temps fini, systèmes chaotiques), ainsi qu’une introduction à l’étude du comportement asymptotiques des solutions (cycles périodiques, stabilité asymptotique de points d’équilibre etc.) Une sensibilisation à la simulation et l’analyse numérique des équations différentielles est aussi donnée (schémas de discrétisation, analyse de consistance/convergence, différence schémas explicites/implicites pour systèmes raides, apport des schémas symplectiques pour systèmes hamiltoniens etc.) Le cours de probabilités vise à consolider et compléter les connaissances en théorie des probabilités acquises en CPGE mais surtout à acquérir le raisonnement probabiliste. En CPGE, les probabilités ont été vues dans le cadre de phénomènes aléatoires qui admettent un nombre au plus dénombrable de résultats possibles. Les probabilités définies sur la droite réelle, ainsi que les variables et vecteurs aléatoires réels sont d’abord introduits dans le formalisme général de la théorie de la mesure, vu à l’EC1, et qui permet d’englober le cas discret. Les notions d'indépendance et de conditionnement de variables aléatoires, les suites de variables aléatoires et enfin les méthodes de simulation stochastique sont successivement abordées de manière à couvrir l’ensemble des pré-requis nécessaires aux différentes spécialités d'ingénierie proposées à l’école, en particulier la science des données.

Processus stochastiques et applications

Responsable

Les séances de cours couvriront le programme suivant : Théorie de l'espérance conditionnelle de Kolmogorov Martingales en temps discret et modélisation financière Mouvement brownien Calcul stochastique Équations différentielles stochastiques Propriété de Makov, théorème de Girsanov Le modèle de Black et Scholes Implémentation numérique Applications diverses

Régulation

Chargé d'enseignement

Régulation– commun FC Capteurs et actionneurs Bases et principes de la régulation Boucle ouverte et boucle fermée Comportement statique et dynamique des installations, notions de gain, de degré de difficulté de boucle Modes de réglage : T/R, P, I, D, régulation en cascade. Technologie des composants de la boucle de régulation TP - Régulation industrielle (7 heures) – commun FC Mise en œuvre de boucle sur simulateur Modèle de Boyds Identification process. Commande proportionnelle Diagramme de Bode Stabilité.

Mathématiques appliquées : robotique, vision, automatique (MAREVA) option

Responsable

Contenu de la 2ème année Les enseignements et activités pédagogiques dispensés en seconde année sont communs à tous les élèves ayant choisi MAREVA et se déroulent à Paris. L’organisation de la période de 2ème année est centrée sur l’étude des Systèmes Complexes : systèmes dynamiques en temps discret, filtrage et identification, capteurs embarqués et fusion de données, traitement d’images et imagerie médicale. Ce bloc est complété par des conférences d'introduction à la Robotique et aux ITS, d'introduction à la réalité virtuelle et réalité augmentée, des séances de programmation en C++ et programmation graphique ainsi que des séances de mini-projets réalisés en binôme, encadrés par les chercheurs des centres et mettant en application les concepts vus en cours. Voici quelques exemples de mini-projets réalisés ces dernières années : asservissement latéral (Lane Keeping, ESP) et longitudinal d'un véhicule (ACC); asservissement par capteurs de couleurs d'une petite voiture sur ligne blanche; évaluation d’un système de capture de mouvement grand public (la Wiimote); mise en correspondance de nuages de points 3D pour cartographie numérique ; modélisation et stabilisation d’un plongeur ; édition d'image basée sur une segmentation hiérarchique ; modélisation et contrôle de grues de chantiers ; algorithmes d'estimation et de contrôle d'un robot mobile développé par SAGEM ; développement d'algorithmes de parking, validation et tests sur logiciel graphique 3D ; mise en place d'interactions homme/environnement dans une cuisine virtuelle. Contenu de la 3ème année En 3ème année, les activités du mois d'octobre restent communes. Les deux premières semaines à Paris sont consacrées à des cours notamment en vision et traitement d'images dans le contexte automobile, sur le contrôle non linéaire et ses applications en robotique, sur les robots humanoïdes, sur les systèmes à événements discrets, les systèmes à retards .... Un ES en vision et morphologie mathématique sur une semaine bloquée en novembre complète la formation des spécialités Vision et Robotique. Les deux dernières semaines d'octobre sont dédiées aux mini-projets (d’un niveau plus approfondi que ceux de 2ème année), ainsi qu'au voyage d'option durant lequel les étudiants visitent des laboratoires et des entreprises. Ces quatre dernières années le voyage a été organisé respectivement en Italie et Rhône-Alpes (STMicroelectronics, ISPRA, INRIA Rhône-Alpes, LAG ...), dans la région de Nice et Monaco (INRIA Sophia-Antipolis, Thalès Alénia Space, musée des automates ...), en Allemagne à Stuttgart et Munich (Bosch, Mercedes, German Aerospace ...), à Toulouse (CNES, LAAS, Laboratoires Pierre Fabre ...), à Bordeaux (LABRI, LAPS, Laser MégaJoule, Thalès, EvTronic, BeTomorrow ...). Ces voyages sont de bonnes occasions de nouer des contacts intéressants pour les stages d’option en 3ème année. Les sujets de stage pour la 3ème année sont mutualisés et proposés indifféremment par les enseignants chercheurs de différents centres de mathématiques appliquées de l’école (CAOR, CAS, CMA, CMM) souvent en relation avec leurs activités en partenariat avec les industriels. Notons que chaque année, le nombre de stages proposés est largement supérieur au nombre d’optionnaires ! Quelques sujets d'option représentatifs traités ces dernières années : Automatique : Guidage exoatmosphérique d’Ariane V – EADS (Automatique) ; Traitement du signal par bancs de filtres (IFP) Développement d’une méthode d’analyse de signaux ECG par inverse scattering (INRIA) Simulation et commande de robots humanoïdes (ATR Computational Neuroscience Laboratory. Kyoto) Synthèse de correcteur de pilotage d’un véhicule aérobie supersonique (ONERA) Validation de modèles de véhicules pour le contrôle-commande (PSA) Quantification des perturbations maximales admissibles sur les organes de pilotage d’un véhicule aile en phase de rentrée atmosphérique (EADS) Estimation de paramètres sur des systèmes quantiques (Princeton University) Ooptimisation de production électrique, (EDF, Clamart) Dimensionnement des réseaux de transport gaziers, (GdF Suez, Saint-Denis) Robotique : Conduite automobile assistée par vision artificielle (INRIA/CAOR) Amélioration de la sécurité routière et du confort via le Contrôle Global de Châssis (PSA) Identification de l’adhérence disponible pour un véhicule (NEXYAD, projet ARCOS) Configuration d’un système à retour d’effort en réalité virtuelle (CEA/CAOR) Communication véhicule/infrastructure dans le domaine autoroutier (ASFA) Accrochage virtuel de véhicules pour la conduite en convoi (INRIA) Développement d’un éditeur de comportement de robot humanoïde (Aldebaran Robotics) Planification de mouvement pour robot humanoïde (Joint Research Laboratory Tsukuba) Développement d’un robot social (Advanced Telecommunications Research, Kyoto) Les olympiades des Cybercars : compétition de véhicules intelligents sur la route du futur à Saint-Brieuc (Conseil général des Côtes d’Armor) Simulation et estimation de position d'un drone quadricoptère, (Parrot, Paris) Préparation du pavillon français à l'exposition universelle de Shangaï sur les ITS Modélisation du trafic routier, projet Millenium (Université de Berkeley) Algorithmes neuronaux pour la perception (MIT, Cambridge) Capteur de vision sphérique pour la robotique mobile autonome, (INRIA Sophia-Antipolis) Vision : Annotation automatique d’images (LTU, Paris) Indexation d’images médicales (CEA, Fontenay aux Roses) Capteur d’environnement destiné à un service télématique (PSA, Vélizy) Segmentation d’images médicales pour la radiothérapie (Institut Gustave Roussy, Villejuif) Analyse d’images d’empreintes digitales (SAGEM, Eragny Sur Oise) Analyse de séquences d’images sportives (Thomson Broadcast, Breda, Pays-Bas) Optimisation compression/déconvolution (Alcatel Space Industries, Cannes) Cytologie quantitative et recherche de médicaments (CSIRO, Sydney, Australie) Morphogenèse 3D du rein de souris (Université de Monash, Clayton, Australie) Interprétation de scènes vidéo (Bosch, Hildesheim, Allemagne) Géolocalisation d'un paysage (Google Earth, USA) Contrôle qualité de verre photo-voltaïque (Saint-Gobain, Chine) Analyse d'images pour l'étude des propriétés mécaniques de l'os (Université d'Adélaïde, Australie) Particularités de l'option : La réalisation des mini-projets est très appréciée des étudiants. C’est un excellent moyen d’approfondir et d’appliquer les notions déclinées en cours mais aussi une très bonne occasion de rencontrer les chercheurs des différents laboratoires de l’école et de toucher à une première expérience, même limitée, dans le milieu de la recherche.

Direction(s) de thèse(s)

  • 2026 Navigation collaborative d’une flotte d’agents MARIE-ANNE Julien
  • 2025 Localisation et cartographie simultanées avec information de traversabilité en environnement déstructuré CALZAS Julien
  • 2022 Commande optimale régularisée par la covariance au moyen de la rétropropagation du filtre de Kalman étendu BENHAMOU Jonas
  • 2020 Rétropropagation dans un filtre de Kalman avec des applications à la détection de défauts et à la navigation PARELLIER Colin
  • 2019 Utilisation de méthodes d'apprentissage automatique pour des tâches de pistage radar et de classification d'aéronefs JOUABER Sami
  • 2017 Algorithmes de lissage pour la navigation, la localisation et la cartographie, basés sur des capteurs inertiels haute qualité CHAUCHAT Paul
  • 2017 Techniques de prototypage modernes pour la navigation multi-capteurs BROSSARD Martin
  • 2015 Gestion dynamique des ressources de poursuite pour cibles hyper-manoeuvrantes PILTÉ Marion