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Les domaines d’intérêt du Laboratoire des signaux et systèmes recouvrent plusieurs disciplines scientifiques :
les aspects fondamentaux et les champs d’application des mathématiques qui ont permis le développement du traitement du signal, de la théorie de l’information, de la cryptologie et du numérique,
la physique qui développe des théories en utilisant l’outil mathématique pour décrire et prévoir l’évolution des systèmes et qui est à l’origine de la théorie de l’électromagnétisme.

Les travaux du L2S sont structurés par division.
Les thèmes de recherche de la division Signaux s'articulent autour de deux priorités principales :

  • la modélisation et l'analyse du signal, ce qui comprend l'analyse et les prédictions des séries chronologiques, les processus ponctuels et les modèles quantiques, les méthodes temps-fréquence et la séparation de sources.
  • les problèmes inverses à stratégies bayésiennes : modèles stochastiques markoviens ou séparables, variables cachées, aspects non supervisés ou myopes, la reconstruction tomographique 3D et la déconvolution impulsionnelle.

La division Télécoms et réseaux effectue des recherches dans le domaine des réseaux, des télécommunications et de la sécurité multimédia. Le contexte applicatif de ses travaux concerne essentiellement les réseaux sans fil mobiles, auto-organisants, et les relations entre les réseaux de communication et les réseaux d'énergie. Elle effectue un usage intensif d'outils comme le codage et décodage conjoint source-protocole-canal, la compression robuste d'images fixes et de vidéo, le codage de source distribué, les trames suréchantillonnées, la théorie des jeux, la géométrie de l'information, la géométrie stochastique, le tatouage et la sténographie.

La division Systèmes s'intéresse aux systèmes mécaniques et électriques : commande basée sur la passivité, contrôle actif des vibrations, systèmes d'électronique de puissance, à la commande des systèmes non linéaires et hybrides : commande et supervision de systèmes complexes, commande échantillonnée, à l'estimation et à la modélisation : estimation de paramètres et d'état de systèmes non linéaires, modélisation "boite noire" et estimation de paramètres variant dans le temps.   

L’activité du département de recherche en électromagnétisme (DRÉ) concerne le rayonnement, la propagation et la diffraction des ondes électromagnétiques sur un large domaine de fréquences allant du quasi-continu (ELF, courants de Foucault) à l’optique. Cette activité s’organise autour de trois thèmes : i) l’étude des systèmes rayonnants complexes (e.g. antennes-réseaux, téléphone cellulaire en présence de l’usager) à l’aide de techniques de champ proche, ii) la compatibilité électromagnétique (CEM) consistant à étudier l’interaction entre un système électronique et son environnement, l’intérêt se portant également sur les outils utilisés en CEM (e.g. chambres réverbérantes, chambres électromagnétiques à retournement temporel) et iii) les problèmes inverses de diffraction des ondes, qui consistent à cartographier des paramètres physiques d'un objet inconnu à partir de la mesure du champ résultant de son interaction avec une onde interrogatrice connue (applications en contrôle non destructif, télédétection, géophysique ou encore imagerie micro-onde ou optique).