Online event flow processing for complex behaviour recognition

L’analyse de flux d’évènements pour reconnaître des comportements complexes prédéfinis (Complex Event Processing – CEP) permet d’interpréter et de réagir à des quantités importantes de données ne pouvant être appréhendées telles quelles. Dans cette thèse, nous fournissons le cadre théorique général d’un CEP en adoptant une approche purement formelle qui assure une possibilité de vérification et d’analyse du processus de reconnaissance. Nous définissons un langage, le langage des chroniques, permettant de décrire les comportements complexes à reconnaître. Nous formalisons la notion de reconnaissance de chronique à l’aide d’une sémantique ensembliste fondée sur une représentation arborescente des reconnaissances. Dans une visée applicative, nous développons ensuite deux modèles du processus de reconnaissance. Le premier est réalisé avec le formalisme des réseaux de Petri colorés et permet de valider les principes de reconnaissance en faisant notamment ressortir les problèmes de concurrence et de modularité. Le second implémente directement le formalisme mathématique sous la forme d’une bibliothèque C++ appelée Chronicle Recognition Library (CRL) et disponible en open source. Nous tirons parti de cette implémentation pour traiter deux cas d’applications liés à l’insertion des drones dans l’espace aérien. La première vise à surveiller la cohérence d’un système de drones insérés dans le trafic aérien, en cas de pannes de liens de communication. Notre application permet d’une part de vérifier la cohérence des procédures actuellement mises en place en cas de pannes ; et d’autre part de compléter ces procédures par des alarmes dans les situations inévitables causées par des erreurs humaines. La seconde application surveille le bon respect des procédures de sécurité d’un drone partant en mission et traversant diverses zones, contrôlées ou non, de l’espace aérien.Recognising complex predefined behaviours by the analysis of event flows (Complex Event Processing - CEP) alows to interpret and react to large quantities of data wich one would not be able to apprehend alone. In this Ph.D. thesis, we provide a general theoretical framework for CEP through a purely formal approach ensuring the possibility to check and analyse the recognition process. We define a language, the chronicle language, allowing the description of the complex behaviours to be recognised. We formalise the notion of chronicle recognition through a set semantics based on an arborescent representation of recognitions. In order to use this framework, we then develop two models of the recognition process. The first relies on coloured Petri nets and allows the validation of recognition principles including concurrency and modularity issues. The second model directly implements the mathematical formalism in a C++ library, chronicle recognition library (CRL), wich is avaible in open source. We use this implementation to fulfil two applications linked to the insertion of unmanned aircraft system inside air traffic in case of communication link breakdowns. This application allows, on the other hand, to check the consistency of the procedures currently followed in case of failures ; and, on the other hand, to complete these procedures with alarms in case of unavoidable situations caused by human errors. The second application oversees that the security procedures of an unmanned aircraft flying through controlled or uncontrolled airspace are correctly followed