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Spécial “ Acoustique sous-marine ”
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Acoustique
&
Techniques n° 48
L’imagerie acoustique, les enjeux
La perception dans le milieu aquatique est un enjeu à la fois
civil et militaire. En effet, l’exploration du milieu sous-marin est
primordiale pour les grands groupes pétroliers, l’hydrographie
et l’océanographie. Dans le même temps, la connaissance
des fonds marins est indispensable au déploiement de navires
lors de conflits. Afin de répondre à ces attentes et d’imager
le fond marin, les moyens optiques ne sont pas des outils
idéaux, les ondes électromagnétiques se propageant très
difficilement dans le milieu aquatique. Les ondes acoustiques
se sont rapidement imposées dans le domaine de la détection
sous-marine grâce à leur pouvoir de propagation plus
important. Les systèmes sonar (SOund Navigation Ranging)
sont donc devenus des moyens privilégiés de cartographie
de l’environnement sous-marin.
Le sonar actif à vision latérale, concept très utilisé en imagerie
sous-marine, est apparu à la fin des années 50. Ce système
permet d’obtenir une représentation de l’environnement (Fig. 1).
Comme toute autre image, le critère de qualité d’une image
sonar est sa résolution, permettant ainsi de voir avec
précision les objets présents sur le fond marin. Par contre,
ce qui est spécifique à l’imagerie sonar c’est l’utilisation
des ombres acoustiques pour reconnaître ces objets. De
plus, la qualité d’un système de levé de fond réside dans sa
capacité à couvrir rapidement une zone donnée. Son taux de
couverture est donc un paramètre primordial. Pour améliorer
ces deux paramètres, des recherches sont actuellement
menées afin de perfectionner les techniques d’imagerie
sonar. La technique du sonar à ouverture synthétique fait
partie de ces nouveautés.
Le Sonar à Antenne Synthétique (SAS),
application à la guerre des mines
Maud Amate
Groupe d’Études Sous-Marines de l’Atlantique (DGA/
GESMA)
BP 42
29240 Brest Armées
E-mail : maud.amate@dga.defense.gouv.fr
Alain Hétet
Groupe d’Études Sous-Marines de l’Atlantique (DGA/
GESMA)
BP 42
29240 Brest Armées
E-mail : alain.hetet@dga.defense.gouv.fr
Michel Legris
Laboratoire E3I2EA3876
ENSIETA
2 rue F. Verny
29800 Brest CEDEX 9
E-mail : michel.legris@ensieta.fr
Résumé
Cet article propose d’étudier l’avancée représentée par la synthèse d’ouverture
dans l’imagerie acoustique appliquée à la lutte contre les mines. En effet,
cette technique repose sur l’utilisation de sonars actifs et de leur trajectoire
afin de constituer une image de haute résolution du fond marin et des objets
qui s’y trouvent. Après avoir balayé la problématique de l’imagerie acoustique,
la première partie de l’article présentera un bref historique de la synthèse
d’ouverture. Une seconde partie abordera les questions propres au traitement
d’antenne synthétique comme la nécessité de la compensation des mouvements
du sonar et la formation de l’image. Enfin, nous aborderons l’utilisation de basses
fréquences (de 1 à 80 kHz) associées à cette technique pour imager les objets
enfouis dans les premiers mètres de sédiments. De nombreuses données réelles
acquises en mer appuieront ces propos.
Abstract
This article proposes to study the synthetic aperture sonar (SAS) and the
improvements it allows in acoustic imagery for mine countermeasures. Indeed,
this technique uses active sonars and their trajectory to form a high resolution
image of the seabed. After a short overview on underwater acoustic imagery,
this paper will present a brief history of the synthetic aperture technique. Then,
some questions relative to synthetic aperture algorithms will be discussed.
Among them, we will focus on the motion compensation requirement as well as
the beamforming techniques. Finally, we will present the use of SAS imagery in
low frequencies (from 1 to 80 kHz) to detect objects buried in the first layer of
sediment. Real data acquired at sea will illustrate this argumentation.
Fig. 1 : Exemple d’image du fond marin obtenue
avec un sonar latéral haute résolution.
Basse Hermine, au nord de Camaret, Brest