Instrumentations

Directeur Technique : David Coscia

Le LATMOS est organisé autour de plusieurs départements scientifiques ou de support, et de cinq départements techniques métiers regroupant l’ensemble des ingénieurs et techniciens (environ 60 ITA et BIATOSS) qui dans leur domaine d’expertise, sont impliqués dans le développement et l’exploitation des projets d’instrumentation ou de modélisation du laboratoire.

Cette organisation ‘’matricielle’’ des compétences techniques pour les projets portés par les départements scientifiques permet à chaque ingénieur/technicien d’être impliqué sur plusieurs projets en parallèle, favorisant la diffusion des savoir-faire et expériences qui ont été acquis.

Informatique Instrumentale & Scientifique

Responsable : Aurélie Vontrat

Electronique

Responsable : Christophe Le Gac

Mécanique

Responsable : Frédéric Ferreira


Optique

Responsable : Vincent Mariage


Système

Responsable : Charlotte Corbel


Service informatique commun

Responsable : Yann Delcambre

Informatique Instrumentale & Scientifique (IIS)

Responsable : Aurélie Vontrat

Le département Informatique Instrumentale et Scientifique (IIS) du LATMOS, regroupe une vingtaine d’ingénieurs (permanents et non-permanents) spécialisés dans les domaines de l’informatique instrumentale et de l’informatique scientifique. La majorité est répartie dans une organisation « par projet » scientifique.

Les travaux de recherche menés par le laboratoire impliquent la prise en charge technique de divers projets de développement de logiciels embarqués, d’outils logiciels nécessaires aux activités d’AIT/AIV des instruments développés au LATMOS, d’applications logicielles variées pour l’exploitation des expériences et de leurs données, de codes numériques, ainsi qu’une expertise sur les méthodes mathématiques et statistiques et sur le calcul scientifique intensif afin de concevoir ou d’optimiser des algorithmes de traitement de données d’observation (satellitaires et in-situ) et d’assimilation de ces données dans des modèles.

La mission du départements IIS est d’apporter le soutien nécessaire aux équipes de recherche du LATMOS spécialisées dans l’étude des processus physico-chimiques fondamentaux régissant les atmosphères terrestre et planétaires et leurs interfaces avec la surface, l’océan, et le milieu interplanétaire.

Les activités du département IIS se déploient donc autour de 3 axes :

Pour tout ce qui est développement des logiciels embarqués, de contrôle temps-­réel, ou d’outils logiciels de tests et validation pour l’instrumentation, en relation étroite avec les autres départements techniques de l’unité.

Pour accompagner les activités des départements scientifiques en les aidant à formaliser un problème scientifique, pour sa modélisation, sa représentation et son traitement ou en assurant la conduite et la réalisation des solutions informatiques répondant à leurs besoins, par la conception, le développement ou l’adaptation des méthodes d’analyse ou de codes existants : calcul numérique, statistique, traitement du signal, traitement d’images, modélisation, optimisation des codes de simulation lourds, adaptation aux technologies informatiques (parallélisation, migration vers d’autres langages informatiques, web, gestion de configuration, bases de données…); développement, déploiement et maintenance d’applications scientifiques et de chaînes de traitement de données (de la spécification à l’intégration) pour le traitement automatique de grands volumes de données.

Pour réaliser les tâches dites de « production opérationnelle » : conception des plans d’observation des diverses expériences scientifiques auxquelles participe le laboratoire (instruments au sol ou missions spatiales), récupération des données, exécution des chaînes de traitement des données et validation en temps différé des mesures des expériences, organisation des données et suivi de leur exploitation jusqu’à leur visualisation, archivage et mise à disposition des données vers nos partenaires français ou internationaux (autres laboratoires ou agences spatiales), soit par des sites webs dédiés hébergés dans l’unité, soit par l’intermédiaire de centres d’archivage gérés par les agences spatiales (CNES, ESA, NASA, …) ou d’observatoires virtuels (VOSCAT par exemple)

Le département IIS est ainsi impliqué dans trois des filières technologiques du laboratoire (Informatique instrumentale, Modélisation, Acquisition et gestion des données).

Le département ISS réunit l’ensemble des fonctions d’ingénieurs informaticiens (chefs de projet, analystes, développeurs) nécessaires à la bonne conduite de projets informatiques complexes et de grande envergure pouvant être distribués internationalement. Certains ingénieurs sont amenés à assurer des tâches managériales, avec parfois la gestion d’une équipe, et/ou d’interfaces multiples (partenariat avec des intervenants externes, académiques ou industriels (CNRS, IFREMER, CNES, ACRI, ESA, NASA, sous-traitants industriels). Ces partenaires disposent d’expertises complémentaires aux nôtres, contribuant à faire évoluer nos expertises métiers notamment dans le domaine de la maitrise du produit (méthodologies, normes qualité).

Le savoir-faire dans la conduite de projets soumis à de fortes exigences (planning/coût/qualité) et le positionnement multi-métiers (physique et/ou chimie, électronique, radio, télécommunication…+informatique) de la majorité des ingénieurs du département IIS assurent une parfaite compréhension des enjeux des projets scientifiques et des conditions optimales pour la bonne réalisation des projets informatiques associés.

Le savoir-faire du département IIS est également mis à contribution en prenant part à l’élaboration de documentations techniques associées aux codes développés et/ou à la rédaction de publications scientifiques. Les ingénieurs assurent également le lien avec les utilisateurs scientifiques des produits et des codes au niveau national et au niveau international et d’une manière plus générale à la diffusion et à la valorisation des travaux de recherche des équipes scientifiques du LATMOS.

  • Assurer une veille technologique sur l’évolution des architectures matérielles, des systèmes d’exploitation et des technologies émergentes en calcul intensif, calcul distribué et de cloud computing, en virtualisation et sur les problématiques de traitement de grands volumes de données ou de méga-données (Big Data).

  • Assurer une veille scientifique sur l’évolution des concepts, des outils et des méthodes d’analyse ou méthodes numériques : l’évolution des outils et des ressources du calcul autorise des modélisations de plus en plus complexes.

  • S’impliquer dans des réseaux métiers qui tiennent compte des débats les plus récents au croisement du domaine informatique et des disciplines à son contact : gestion des versions, automatisation de production et de déploiement, pérennisation et reproduction des données et des programmes …

  • Accompagner les chercheurs dans la construction d’un plan de gestion des données, en comprendre les enjeux et attendus et en définir les finalités dans le cadre du contexte réglementaire H2020 et international.

  • Assurer l’évolution et le renouvellement des langages de programmation (portage de codes existants dans d’autres langages) et outils de production du monde du logiciel libre.

Electronique Instrumentale

Responsable : Christophe Le Gac

Le département Electronique du LATMOS, regroupe une quinzaine d’ingénieurs (permanents et non-permanents) spécialisés dans les domaines de l’électronique analogique et numérique. Chacun d’entre eux est impliqué sur un ou plusieurs projet(s) scientifique(s) Les travaux de recherche menés au LATMOS ont une forte composante instrumentale.

L’implication du département électronique peut se faire à tous les niveaux de développement de l’instrument selon les besoins spécifiques de chaque projet : modélisation/simulation, conception, développement/fabrication, intégration, tests et validation.

Carte DPU (Digital Processing Unit) du modèle de vol de l'instrument WISDOM/ExoMars

Le département Electronique est impliqué dans trois des filières technologiques du laboratoire (Instrumentation Optique, Hyperfréquences, Analyse physico-chimique) et travaille en étroite collaboration avec les 2 autres départements techniques du laboratoire (Informatique scientifique & instrumentale et Mécanique, Thermique, Optique).

– Expertise –

L’expertise du département Electronique du LATMOS couvre:

  • Les capteurs (optique, hyperfréquence, champ électrique) cf filières technologiques  
  • Les chaînes d’émission/réception (filtrage, traitement analogique, amplification)
  • Les chaînes numériques (acquisition, conversion analogique / numérique, traitement numérique du signal) sur cible FPGA, DSP ou microcontrôleur embarqué
  • La sélection, l’approvisionnement et le stockage de composants spécifiques pour utilisation en environnement sévère

Le LATMOS développe des instruments pour des applications spatiale, sol ou aéroportée et pour ce faire a une forte expertise en électronique analogique sur une large bande de fréquences:

  • conception, développement et tests des chaînes d’émission / réception des instruments scientifiques du LATMOS
  • développement instrumental : radars sols et embarqués (spatial et aéroporté)
  • définition et conception d’architecture radar
  • mesure hyperfréquence
  • simulation instrumentale
  • définition et exploitation des protocoles d’étalonnage
  • traitement du signal radar et de données radiométriques

Le LATMOS participe à la réalisation de systèmes de traitement numérique du signal, pour des projets d’instrumentation spatiale, sol ou aéroportée, principalement dans le domaine de l’observation de la terre (océans and atmosphère) ou de l’étude des objets du système solaire (planètes et petits corps).

Les filières instrumentales principalement développées au laboratoire, faisant appel aux technologies de traitement numérique rapide, sont liées à la télédétection (radars et lidars) et à la spectrométrie optique et imagerie (UV IR vis). Le département possède une expertise particulière dans le domaine de l’électronique soumise à l’environnement spatial.

  • étude et la réalisation de systèmes électroniques numériques :

– développement de cartes à base de logique programmable FPGA, convertisseurs CAN et CNA rapide, et analogiques (réalisation de front end analogiques, électronique de lecture de détecteurs)

– développement de plateformes embarquées à base de microcontroleur, et réalisation du logiciel de bord

– développement d’interfaces logicielles de contrôle / commande des instruments. Développement d’interfaces graphiques homme/machine

  • systèmes d’acquisition rapide pour RADAR et/ou LIDAR atmosphérique (ADC 400Msps, traitement du signal sur FPGA Xilinx Virtex, plus de 300 000 acquisitions et FFTs par seconde)
  • recherche et développement basé sur de nouveaux systèmes hybrides SOC Xilinx ZYNQ pour les nouvelles chaines de traitement radar
  • maîtrise du développement des FPGA durcis aux radiations (Rad Hardened) avec les technos antifusibles et flash de la société Microsemi (Actel) (fournisseur exclusif pour l’ESA)
  • micro-contrôleurs et Systèmes on chip (Microchip, Cypress, Freescale, ARM 9, Analog Devices, Atmel, Arduino)
  • acquisition et traitement du signal (De l’ADC haute résolution 24 bits à l’ADC rapides 1Gsps, DAC rapides, filtrage numérique, conditionnement de signaux, PSoCs)
  • génération de signaux DDS, synthétiseurs PLL, générateurs arbitraires, modulation I/Q, architectures hyperfréquences
  • cartes de prototypages FPGA Xilinx, Innovative Integration, Enclustra, Opal Kelly (FPGA Xilinx Zynq ZC 702, Virtex 5 XC5VLX330, ML510 Virtex5 XC5VFX130T, Virtex 6 LX240T, …)
  • outils de CAO (Synopsys, Xilinx, Cadence, CadVision)
  • langage du calcul scientifique MATLAB
  • sondeurs et simulateurs de canaux HF, Keysight ADS
  • traitements numériques embarqué FPGA Ram/Flash and antifusibles, DSP, bus LVDS, Gigabit Ethernet, PCI/PXI, SERDES
  • logiciel temps réel embarqué Assembleurs, C, C++, micro-noyaux temps réel, Matlab/Scilab, LabView, Labwindows CVI

Le LATMOS a développé une expertise spécifique pour la sélection, l’approvisionnement et le stockage de composants pour utilisation en environnement sévère, notamment le spatial.

Il met en œuvre cet expertise pour l’ensemble des projets dans lesquels il est impliqué.

  •  

– Outils / Equipement –

Le LATMOS s’est équipé des outils nécessaires pour remplir ses missions à la fois en amont des projets (outils d’aide à la conception, simulation) et pour pouvoir valider et tester ses développements électroniques aussi bien analogiques que numériques.

Mesure :

Instrument de mesure Référence Fréquences Option
Analyseurs de spectre Rhode&Schwarz FSU 26.5 GHz 18 dBm - générateur poursuite 40 GHz
Analyseurs de spectre HP E4407B 26.5 GHz générateur poursuite 3 GHz
Analyseurs de spectre HP 8561B 6.5 GHz
Analyseurs de réseau HP 1.6 GHz (vectoriel)
Analyseurs de réseau Rhode&Schwarz ZVL6 6 GHz (vectoriel)
Synthétiseurs de fréquence Rhode&Schwarz SWM05 18 GHz
Synthétiseurs de fréquence Rhode&Schwarz SMF 100A 22 GHz 17 dBm
Synthétiseurs de fréquence Agilent E8257D 20 GHz
Analyseurs utilisés en salle blanche

Mécanique

Responsable : Frédéric Ferreira

Le département « Instrumentation » (MECATOP) du LATMOS, regroupe une vingtaine d’ingénieurs (permanents et non-permanents) spécialisés dans les domaines de l’ingénierie optique, mécanique, intégration et tests, et ingénierie système – gestion de projet. Nos techniciens et ingénieurs sont répartis dans des équipes opérationnelles « par projet » scientifique.

Les travaux de recherche menés par le laboratoire impliquent la prise en charge technique de divers projets de développement d’instruments scientifiques déployés sur tout type de vecteur (instrumentation de laboratoire, station au sol, instrumentation embarquée sous ballons-avions-drones, expérience de vol à bord de mission spatiale).

La mission du département MECATOP est d’apporter le soutien nécessaire aux départements scientifiques du LATMOS pour le développement des instruments scientifiques, de leur phase de conception à leur phase de mise en oeuvre. Le développement technique de ces instruments est pris en charge par des équipes projets mêlant des agents du département MECATOP et des deux autres départements techniques du laboratoire (ELECTRONIQUE et INFOPROJ), et des partenaires externes appartenant à des laboratoires de recherche nationaux, des établissements publics à caractère industriel et commercial (CNES, ONERA, CEA, ..), au secteur privé, et à nos partenaires internationaux (laboratoires de recherche, agences spatiales ESA-NASA-JAXA ..).

Le département instrumentation du LATMOS (MECATOP) est ainsi impliqué dans les filières technologiques du laboratoire et coordonne les activités techniques de deux de ces filières (instrumentation optique et analyse physico-chimique).

Les activités du département MECATOP se déploient autour des compétences métiers de nos agents et peuvent ainsi être résumées autour des 4 principaux pôles de compétences :

Ingénierie mécanique :

Notre bureau d’études mécaniques est composé de 4 agents couvrant à la fois le domaine de la conception mécanique (CAO sous le logiciel CATIA) et celui de la fabrication de pièces et d’ensembles mécaniques au sein de notre atelier de réalisation mécanique et de notre atelier de verrerie scientifique.

Notre parc de machine-outils et d’équipements comprend en particulier des tours et fraiseuses conventionnels, des graveuses CNC, des postes de soudure TIG, un découpeur plasma, un pôle de chaudronnerie (cisaille, rouleuse, plieuse), et une imprimante 3D.

Analyseurs utilisés en salle blanche

Intégration et Tests :

Ce domaine est crucial pour le montage d’instruments complexes à partir des sous-ensembles usuels (systèmes mécanique, thermique, électronique, optique, fluidique, ..) des expériences scientifiques développées au LATMOS, ainsi que pour leur validation fonctionnelle (tests de bon fonctionnement, de durée de vie, de tenue aux environnements, ..) et pour la mesure des performances obtenues (vérification de l’adéquation entre les performances instrumentales et les exigences scientifiques). Il est souvent nommé par les acronymes AIT (Assemblage, Intégration et Tests) ou AIV (Assemblage, Intégration et Vérification) dans le domaine du spatial.

Le département MECATOP possède des agents spécialisés en intégration et tests, et de moyens expérimentaux dédiés (table de montage en atelier mécanique, salle de collage, moyens d’essai pour le contrôle et l’étalonnage des instruments, ..).

Analyseurs utilisés en salle blanche

Instrumentation Optique

Responsable : Vincent Mariage

Conception, développement et mise en œuvre de systèmes optiques intégrés à des instruments d’optique passive (spectromètres, photomètres, imageurs) ou d’optique active (lidars).

 

La lumière est un formidable messager pour celui qui sait la faire parler. Il suffit de la faire interagir avec la matière pour qu’elle se manifeste et qu’elle nous raconte son histoire. Sans cela, elle reste invisible. Le LATMOS s’emploie depuis plusieurs décennies à exploiter et déchiffrer les secrets que la lumière nous véhicule, afin de :

 – comprendre les mécanismes physico-chimiques gouvernant les atmosphères planétaires ;
 – étudier la formation des planètes et des petits corps du système solaire ;
 – analyser la physique de l’héliosphère.

Laboratoire à très forte composante instrumentale, le LATMOS a fait de l’instrumentation optique l’un de ses cœurs de métier. Afin de répondre aux différents besoins scientifiques, le laboratoire développe, conçoit et réalise des instruments optiques déployés soit depuis le sol, soit depuis des ballons, des avions ou des satellites.

Intégré au département technique du laboratoire, le service optique compte aujourd’hui cinq ingénieurs opticiens et instrumentalistes aux compétences complémentaires et dispose d’un ensemble conséquent de moyens de mesures et d’étalonnages dédiés à la spectrométrie, l’interférométrie et l’instrumentation lidar.

Projet, Système, Qualité

Responsable : Charlotte Corbel

Le département Projet, Système, Qualité regroupe des agents au profil généraliste, dont l’expertise permet d’appréhender les différentes techniques à mettre en œuvre pour développer un instrument scientifique. Il s’agit des métiers de la gestion de projet : chefs de projet, ingénieurs système, responsables assemblage intégration et tests et responsables qualité. L’ingénierie système consiste en une approche interdisciplinaire et méthodique liant l’ensemble des domaines techniques entre eux et ayant pour objectif le développement d’instruments scientifiques répondant aux besoins des chercheurs tout en intégrant l’ensemble des contraintes techniques s’appliquant à ces instruments.

Ce département comporte une dizaine d’ingénieurs.

Les agents de ce département ont pour expertises :

  • La gestion technique du projet :
    • La conception des instruments : définition et gestion des spécifications et interfaces techniques, gestion des modèles de développement, suivi des risques techniques, maîtrise des certifications, etc. et définition de la solution
    • Leur réalisation : fabrication et assemblage, tests des fonctionnalités et des performances
    • Leur mise en œuvre : installation, opérations au quotidien, suivi de leur fonctionnement sur le long terme
    • L’ingénierie des systèmes : modélisation des systèmes, analyse des compromis techniques, vérification des fonctionnalités et performances, validation des spécifications, etc.
  • Le pilotage de projet :
    • la gestion financière du projet
    • la gestion calendaire du projet
    • la gestion des ressources humaines affectées au projet
    • la gestion contractuelle et juridique,
    • l’organisation et le contrôle de la documentation,
  • La gestion des interfaces organisationnelles (agences, équipes scientifiques, autres laboratoires, partenaires industriels, etc.)

Les activités gestion de projet instrumental du département Projet, Système, Qualité couvrent l’ensemble des phases de développement d’un instrument (étude de faisabilité, réponse à Appel d’Offre, conception, réalisation et tests, livraison, opérations) et l’ensemble des filières techniques du laboratoire.

Service informatique commun (SIC)

Responsable : Yann Delcambre

Les Service Informatique Commun (SIC) du LATMOS a pour objectif de fournir les moyens informatique et à soutenir les activités de recherche et de collaboration au sein de notre laboratoire.
Forts de notre expertise dans les technologies numériques systèmes et réseaux , le service répond de manière adaptée aux besoins spécifiques de nos chercheurs et de notre personnel.
Notre équipe de professionnels qualifiés est là pour accompagner dans tous les besoins informatiques du cycle de vie d’un projet scientifique, que ce soit pour la gestion des données, le développement de logiciels spécialisés la mise en place d’infrastructures informatiques ou pour toute autre demande liée aux technologies de l’information et de la communication.
Nos services comprennent :

  • Gestion des Données: Nous fournissons des solutions pour la gestion le stockage massif et la sécurité des données de recherche conformément aux meilleures pratiques et aux normes de confidentialité.
  • Infrastructure Informatique: Nous maintenons une infrastructure informatique fiable et sécurisée pour soutenir les projets de recherche du LATMOS, telle que des clusters GPU et HPC.
  • Développement Logiciel: Notre équipe développe des solutions logicielles adaptées à aux besoins spécifiques des projets et de la vie du laboratoire.
  • Assistance Technique:  Pour aider avec tout problème informatique des questions matérielles aux logiciels spécialisés.
  • Formation et Sensibilisation: Nous proposons des sessions de formation et des ressources pour aider notre communauté à tirer le meilleur parti des outils informatiques disponibles.