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Spécial “ Acoustique sous-marine ”
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Acoustique
&
Techniques n° 48
interférométrie est une technique qui prend une place
de plus en plus importante dans les applications sonars et en
particulier pour les sonars cartographiques. Ceci s’explique
par la simplicité de mise en œuvre de cette technique et
le gain de précision qu’elle apporte. Cet article propose
d’analyser les fonctionnements de différents types de
sonars cartographiques, en particulier les sonars latéraux
et multifaisceaux. Dans un premier temps sont analysés les
fonctionnements spécifiques de ceux-ci, en mode classique
puis en mode interférométrique. Si cette technique s’adapte
très bien à ces appareils de télédétection, le traitement des
données nécessite quelques précautions avant de pouvoir
reconstruire de manière tridimensionnelle, l’environnement du
fond sous-marin. Ces précautions concernent les hypothèses
de base à respecter ainsi que la prise en considération de
l’impact du bruit sur la qualité de la phase interférométrique.
En définitive, l’interférométrie reste une technique simple
qui permet d’accroître les performances des outils de
télédétection sous-marine.
Introduction et principe de base
Le principe de la télédétection sous-marine moderne était
à ses prémices assez original, puisque l’idée consiste à
remplacer des méthodes de mesures physiques (perche
ou plomb de sonde) par une chose immatérielle : une onde
acoustique. Pour ce faire, il faut envoyer une onde dans le
milieu de propagation sous-marin ; ce dernier module ou
modifie cette onde et une partie de celle-ci est captée par un
récepteur. En général, récepteur et émetteur sont confondus
par souci de simplicité. Concrètement, l’onde est modulée par
les variations du fond sous-marin, par la présence d’objets ou
d’inhomogénéités. Généralement ce sont ces modulations
qui sont observées et interprétées. Ce premier principe de
télédétection appliqué à la mesure d’une distance, a donné
son nom au sonar (sound navigation and ranging). Les
applications sonar ne se contentent pas seulement de la notion
de modulation en fonction du temps (traitement de signal) mais
elles s’intéressent également à la direction de la modulation
(traitement d’antenne), pour estimer la direction de l’écho.
La suite présente des applications typiques de cartographie
au travers de sonars multifaisceaux et de sonars latéraux.
Cette description bien que non exhaustive permet de bien
illustrer la problématique de l’interférométrie dans le cadre
sous-marin.
Les différents types de sonars cartographiques
Cette section vise à donner une idée synthétique du principe
de fonctionnement d’un sonar soit en vue de former une image
(pour les sonars latéraux), soit de fournir des points de sondes
pour les sondeurs multifaisceaux.
Sondeur multifaisceaux
À partir des années 1980, avec la maîtrise de la technique
des réseaux phasés, le sondeur bathymétrique peut par une
combinaison de formation de voies à la réception former
plusieurs cellules d’insonification en une seule émission (un
ping). Ces cellules sont réparties sur une ligne perpendiculaire
à l’avance du navire ce qui permet au sondeur multifaisceaux
d’avoir une fauchée plus large qu’un sondeur monofaisceau
et sans trou de couverture. Cela diminue d’autant le nombre
de passages parallèles à effectuer, augmentant ainsi le taux
de couverture horaire.
À titre indicatif, cette technique fournit une quantité importante
de sondes à chaque émission sonar : les faisceaux sont
ouverts de 1° en moyenne (voire moins pour les multifaisceaux
de dernière génération, par exemple 0,5° pour le sondeur
Reson Seabat 7125) pour une couverture totale pouvant
atteindre 2*75°, soit une largeur de la fauchée de 7,5 fois la
hauteur d’eau sous le sondeur. Le nombre de voies formées en
réception est couramment de plusieurs centaines (880 voies
pour le récent Seabat 7150). Les sondes bathymétriques
ainsi mesurées atteignent une précision de 0,2 % de la
hauteur d’eau. L’Organisation Internationale Hydrographique
exige que la précision soit inférieure à 1 %. Le sondeur
multifaisceaux est donc un outil privilégié pour les travaux
d’hydrographie. La figure 1 présente la configuration typique
d’un échosondeur multifaisceaux.
Sonars cartographiques
et interférométrie associée
Christophe Sintes, Didier Guériot, Gérard Llort
GET/ENST-Bretagne
Technopôle Brest-Iroise
CS 83818
29238 Brest CEDEX 3
France
E-mail : Christophe.Sintes@enst-bretagne.fr
E-mail : Didier.Gueriot@enst-bretagne.fr
E-mail : Gerard.Llort@enst-bretagne.fr
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