FR3003649A1

FR3003649A1 - Procede et equipement de localisation a posteriori d'au moins une source sonore tierce dans un environnement aquatique

Info

Publication number: FR3003649A1
Application number: FR1352469A
Authority: FR
Inventors: Hubert Thomas
Original assignee: ARCHITECTURE ET CONCEPTION DE SYSTEMES AVANCES ACSA
Current assignee: ARCHITECTURE ET CONCEPTION DE SYSTEMES AVANCES ACSA
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-26
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: FR3003649B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de localisation a posteriori d'au moins une source sonore tierce (E) dans un environnement aquatique délimité par un fond et une surface, caractérisé en ce que : - on met en œuvre : - au moins deux balises (10) immergées qui émettent chacune des signaux acoustiques de positionnement, - au moins deux supports de surfaces (11) dont les positions sont connues et qui sont chacun adaptés pour acquérir (ou recevoir) les signaux des balises immergées (10), - au moins un engin subaquatique (20) adapté pour enregistrer, d'une part, les signaux acoustiques de positionnent en provenance de l'ensemble des balises et, d'autre part, des sons en provenance de la source sonore tierce (E), - on fait évoluer l'engin subaquatique (20) dans l'environnement aquatique pendant qu'il enregistre les signaux acoustiques de positionnement et les éventuels sons en provenance de la source tierce, - on détermine les positions des balises (10) à partir de la détermination des retards de propagation de leurs signaux acoustiques de positionnement par les supports de surface (11) et de la position desdits supports de surface (11), - on détermine la position de chaque engin subaquatique (20) à partir de l'enregistrement des signaux acoustiques de positionnement par ledit engin et des positions des balises (10), - on détermine la localisation de la source sonore tierce (E) à partir de la position de l'engin subaquatique (20) et de l'enregistrement par l'engin subaquatique (20) des sons émis par la source tierce (E). L'invention concerne également un équipement pour la mise en œuvre de ce procédé.

Description

[01] L'invention concerne le domaine technique de la localisation d'une source sonore subaquatique, de position a priori inconnue, au moyen d'un ou plusieurs engins aquatiques évoluant en milieu subaquatique ouvert de sorte qu'aucune communication par voie hertzienne n'est possible avec ces engins. [02] Dans le domaine ci-dessus une demande W00153850 a proposé de déployer des équipements de détection immergés qui sont localisés depuis la surface à l'aide de bouées, selon une technique décrite dans le brevet FR 2643463. Il s'en suit que lesdits équipements de détection transmettent des signaux acoustiques destinés à leur localisation. Du fait de l'intensité sonore de ces signaux, ils viennent perturber la réception et la détection des signaux en provenance de la source sonore subaquatique à localiser, limitant grandement la distance de détection. De plus, du fait de la courbure des rayons sonores, il existe des circonstances, notamment à grande profondeur, où les bouées ne sont pas à même de recevoir lesdits signaux acoustiques de localisation, rendant le système inopérant. Ces différents éléments expliquent pourquoi le système selon l'art antérieur n'a jamais été réalisé, ni commercialisé à ce jour. [3] Il est donc apparu le besoin d'un nouveau procédé, de localisation d'une source sonore subaquatique, apte à fonctionner dans des circonstances les plus complexes, notamment, quand la zone de recherche est très étendue, quand la source est posée à grande profondeur ou quand les signaux de la dite source sont de très faible intensité au regard du bruit ambiant rencontré. [4] Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne un procédé de localisation a posteriori d'au moins une source sonore tierce dans un environnement aquatique délimité par un fond et une surface. Selon ce procédé : - on met en oeuvre : au moins deux balises immergées qui émettent chacune des signaux acoustiques de positionnement, au moins deux supports de surface dont les positions sont connues et qui sont chacun adaptés pour acquérir les signaux des balises immergées, au moins un engin subaquatique adapté pour enregistrer, d'une part, les signaux acoustiques de positionnent en provenance de l'ensemble des balises et, d'autre part, des sons en provenance de la source sonore tierce, on fait évoluer l'engin subaquatique dans l'environnement aquatique pendant qu'il enregistre les signaux acoustiques de positionnement et les éventuels sons en provenance de la source tierce, on détermine les positions des balises à partir de la détermination des retards de propagation de leurs signaux acoustiques de positionnement par les supports de surface et de la position desdits supports de surface, on détermine la position de chaque engin subaquatique à partir de l'enregistrement des signaux acoustiques de positionnement par ledit engin et des positions des balises, on détermine la localisation de la source sonore tierce à partir de la position de l'engin subaquatique et de l'enregistrement par l'engin subaquatique des sons émis par la source tierce. [05] Un tel procédé permet d'obtenir des performances de détection et de localisation inégalées jusqu'à ce jour. Ceci est lié au fait que : les balises peuvent être immergées sous la thermocline, et donc leurs signaux peuvent être reçus par les engins subaquatiques, même à grande distance et à grandes profondeurs, les engins subaquatiques ont la possibilité de s'immerger profondément dans le volume d'eau afin de se rapprocher de la source sonore tierce ; mais encore d'évoluer à des immersions où le bruit ambiant est bien moindre, tout en restant localisés avec grande précision, le procédé permet une très grande précision de localisation de la source dans la mesure où toutes les références de positionnement dans le milieu aquatique sont positionnées avec précision. En effet, les supports de surface permettent d'assurer un positionnement précis des balises. [06] Il doit être noté que le procédé de localisation selon l'invention s'appuie sur l'empilement des référentiels de positionnement suivants: système de positionnement par satellites, système de supports de surfaces dont les positions sont connues grâce au système de positionnement par satellites et qui permet de connaître la position des balises immergées, système de balises immergées à des profondeurs de plusieurs centaines de mètre dont les positions sont parfaitement connues grâce au système de supports de surface, - engin subaquatique évoluant à des profondeurs pouvant aller jusqu'à plusieurs milliers de mètres dont la position est déterminée grâce au système de balises. [7] Au sens de l'invention, l'engin subaquatique peut être de différentes natures comme par exemple un engin tracté, filoguidé ou rendu stationnaire. L'engin subaquatique peut également être un engin autonome. Dans ce dernier cas, l'absence de puissants moyens de calcul de positionnement acoustique, au sein de l'engin, permet, notamment, d'en augmenter l'autonomie ainsi que de fiabiliser son fonctionnement. De plus, selon l'invention, chaque engin subaquatique est de préférence passif d'un point de vue acoustique en ce sens qu'il ne présente aucune source sonore hydroacoustique. Ainsi, l'engin subaquatique n'émet pas de son susceptible de perturber les enregistrements qu'il effectue. [8] De même, au sens de l'invention, la source tierce à localiser peut être un objet ou un équipement équipé d'un émetteur acoustique comme par exemple un enregistreur de vol également appelé « boîte noire », un mobile équipé d'un tel émetteur comme un robot ou une torpille, sans que cette liste ne soit ni limitative, ni exhaustive. La source tierce peut également être une source de bruit comme une fuite sous-marine sur un puits sous-marin ou une conduite sous-marine d'hydrocarbure ou de gaz. La source sonore peut également être des « tirs », des émissions à finalité d'études sismique, du bruit sismique naturel utilisé pour l'étude géologique des fonds marins. La source sonore peut également être d'origine animale, tel qu'un cétacé. [9] Selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes : - définition d'une référence de temps universelle, calage des références de temps embarquées dans les balises, les supports de surface et les engins subaquatiques par rapport à la référence de temps universelle, mise en oeuvre d'au moins deux balises immergées situées à distance de la surface et du fond émettant chacune une séquence identifiable de signaux acoustiques de positionnement à des instants horodatés dans la référence de temps universelle, mise en oeuvre d'au moins deux supports de surface adaptés pour déterminer leur position, horodatée dans la référence de temps universelle, au moyen d'un système de positionnement par satellites et pour recevoir les signaux acoustiques de positionnement horodatés dans la référence de temps universelle, détermination de la position, horodatée dans la référence de temps universelle, de chaque balise immergée à partir des positions des supports de surface et des signaux acoustiques de positionnement reçus par les supports de surface, enregistrement de la position, au cours du temps, des balises immergées dans la référence de temps universelle, mise en oeuvre d'au moins un engin subaquatique adapté pour enregistrer au moins les signaux acoustiques de positionnent en provenance de l'ensemble des balises immergées de manière horodatée dans la référence de temps universelle, immersion et évolution de chaque engin subaquatique dans l'environnement aquatique entre le fond et la surface et réalisation par chaque engin subaquatique, pendant une partie au moins de cette évolution, d'un enregistrement, de manière horodatée dans la référence de temps universelle, des signaux acoustiques de positionnement reçus et du signal acoustique reçu en provenance de la source sonore tierce, remontée de chaque engin subaquatique à la surface et extraction des enregistrements des signaux acoustiques effectués par chaque engin, calcul, en surface et en dehors de chaque engin subaquatique, de la position dudit engin subaquatique pendant une partie au moins de son évolution subaquatique à partir de l'enregistrement des signaux acoustiques de positionnement reçus et de l'enregistrement de la position des balises, au cours du temps, dans la référence de temps universelle, enregistrement de la position, au cours du temps, des engins subaquatiques (20) dans la référence de temps universelle, calcul de la localisation de chaque source tierce à partir de la position de chaque engin subaquatique, au cours du temps, et des enregistrements du signal acoustique reçu en provenance de la source sonore tierce. [10] Un tel procédé de localisation présente l'avantage de ne requérir aucune puissance de calcul de positionnement au niveau de chaque engin aquatique de sorte que sa conception peut en être simplifiée et son autonomie énergétique accrue. [11] Selon une première variante de l'invention, le procédé peut mettre en oeuvre au moins deux engins subaquatiques qui sont chacun adaptés pour réaliser l'enregistrement des sons émis par au moins une source tierce, pendant au moins une période de temps commune aux engins immergés. La mise en oeuvre de deux engins subaquatiques permet d'augmenter la précision de localisation de la source tierce. Cependant, la mise en oeuvre de deux engins n'est pas nécessaire à cette localisation dans la mesure où l'engin subaquatique est susceptible d'enregistrer les sons émis par la source tierce en plusieurs points de sa trajectoire d'évolution de sorte qu'il est possible de la localiser par triangulation notamment. [12] Dans le cadre de la première variante, le procédé peut comprendre une étape de calcul, en surface et en dehors de chaque engin subaquatique, de la position de chaque source tierce à partir des enregistrements de localisation et l'enregistrement de positionnement en provenance de plusieurs engins subaquatiques. [13] Selon une caractéristique de l'invention, l'un au moins des engins subaquatiques est adapté pour se déplacer de manière autonome dans l'environnement aquatique. Cette caractéristique permet d'atteindre de manière simple de grandes profondeurs en couvrant une surface d'investigation relativement importante par l'utilisation simultanée de plusieurs engins autonomes. [14] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'un au moins des engins subaquatiques comprend au moins un capteur de pression aquatique et se trouve adapté pour enregistrer la pression en horodatant les valeurs enregistrées dans la référence de temps universelle. La mise en oeuvre d'un tel capteur de pression permet de connaître la profondeur d'immersion de l'engin aux instants des enregistrements de pression. De plus, dans le cadre d'un engin autonome la pression peut être utilisée pour le déclenchement de différentes séquences de fonctionnement ou d'évolution. [15] Selon une variante de cette caractéristique, le calcul de positionnement utilise les valeurs de pression enregistrées. La connaissance de la pression permettant d'en déduire la profondeur d'immersion, il devient possible de lever une inconnue lors des calculs de positionnement de chaque engin subaquatique ce qui augmente la rapidité de traitement voire la précision. [16] Selon une caractéristique de l'invention, l'une au moins des balises immergées comprend un capteur de pression et la profondeur d'immersion de ladite balise est déterminée à partir des informations fournies par le capteur de pression. Comme dit précédémment pour ce qui concerne l'engin subaquatique, la connaissance de la profondeur d'immersion de la balise permet d'augmenter la rapidité et/ou la précision des traitements nécessaires à la détermination de la position de ladite balise. [17] Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins une balise est liée à un support de surface. [18] Selon une caractéristique de l'invention, les balises immergées sont situées sous la thermocline. [19] Selon une autre caractéristique de l'invention, les balises immergées sont situées à une profondeur supérieure à 50 m et, de préférence, supérieure à 100 m. [20] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, chaque support de surface comprend au moins un hydrophone immergé à une profondeur supérieure à 5 m. [21] L'invention concerne également un équipement de localisation a posteriori d'au moins une source sonore tierce dans un environnement aquatique délimité par un fond et une surface, équipement comprenant : au moins deux balises adaptées pour être immergées et pour émettre chacune des signaux acoustiques de positionnement synchronisés, au moins deux supports de surfaces qui comprennent chacun des moyens de positionnement par satellite et des moyens de captation des signaux acoustiques en provenance des balises immergées horodatés par rapport à une référence de temps universelle, au moins un engin subaquatique, d'une part, doté de moyens de relocalisation et de récupération en surface et, d'autre part, adapté pour évoluer dans le milieu aquatique et pour enregistrer de façon horodatée dans la référence de temps universelle les signaux acoustiques de positionnent en provenance de l'ensemble des balises ainsi que des sons en provenance de la source sonore tierce, un centre de calcul adapté pour : déterminer les positions des balises à partir de la détermination des retards de propagation de leurs signaux acoustiques de positionnement tels que reçus par les supports de surface et de la position desdits supports de surface, déterminer la position de l'engin subaquatique à partir des positions des balises et de l'enregistrement des signaux acoustiques de positionnement par ledit engin, déterminer la localisation de la source sonore tierce à partir de la position de l'engin subaquatique et de l'enregistrement par l'engin subaquatique des sons émis par la source tierce. [22] Selon une caractéristique de l'invention, chaque balise est reliée à un support de surface par un lien physique d'une longueur adaptée à l'immersion de la thermocline. [23] Selon une caractéristique de l'invention, le lien physique possède une longueur supérieure à 50 m. [24] Selon une variante de cette caractéristique, chaque support de surface relié à une balise comprend des moyens de positionnement par satellites et des moyens de captation des signaux acoustiques des balises. [25] Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de positionnement par satellites de chaque support de surface sont associés à des moyens de réception et traitement des informations diffusées par un système d'amélioration de la navigation de type WAAS/EG NOS. [26] Selon une autre caractéristique de l'invention, les références de temps universelles embarquées dans les supports de surface, les balises, les engins utilisent la réception de signaux de positionnement par satellite pour leur synchronisation. [27] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de captation des signaux acoustiques en provenance des balises sont reliés au support de surface correspondant par un lien d'une longueur supérieure à 5 m. Selon une caractéristique de l'invention, le moyen de relocalisation comprend un récepteur de localisation par satellites et un moyen de communication par satellite ou hertzien de sa position. [28] Selon une caractéristique de l'invention, chaque engin subaquatique comprend au moins une source lumineuse. Une telle source lumineuse, comme une lampe à éclats, permet de faciliter la récupération de l'engin correspondant en pleine mer, notamment la nuit ou par temps sombre. [29] Selon une caractéristique de l'invention, chaque engin subaquatique comprend des moyens d'enregistrement de sa profondeur d'immersion et/ou de la pression de son environnement aquatique de façon horodatés par rapport à une référence de temps universelle. [30] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'équipement comprend au moins trois balises, au moins trois supports de surface comprenant des moyens de localisation par satellite et des moyens de captations des signaux acoustiques des balises, et au moins trois engins subaquatiques. [31] Selon une caractéristique de l'invention, au moins un engin subaquatique comprend des moyens de contrôle de sa flottabilité comprenant au moins un lest largable. [32] Selon une autre caractéristique de l'invention au moins un engin subaquatique comprend des moyens de contrôle de sa flottabilité comprenant au moins un ballast. [33] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [34] De même, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'équipement selon l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [35] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent une forme non limitative de réalisation d'un équipement pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La figure 1 est une vue d'ensemble de l'équipement déployé dans un environnement maritime pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

La figure 2 est une vue schématique d'une balise immergée et de la bouée support de surface associée, constitutives de l'équipement illustré en figure 1, La figure 3 est une vue schématique d'un engin subaquatique constitutif de l'équipement illustré en figure 1. La figure 4 est une vue schématique d'une variante de réalisation d'un engin subaquatique constitutif de l'équipement illustré en figure 1. Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références. [36] Un équipement maritime 1 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, tel qu'illustré à la figure 1 et désigné dans son ensemble par la référence 1, comprend, par exemple, en tant que premier support de surface, un navire 2 équipé de moyens 3 de communications hertziennes toutes distances notamment communications satellite et radio UHF et VHF. Le premier support de surface 2 est également équipé de moyens 4 de positionnement notamment par satellites utilisant, par exemple, la constellation de satellites GPS (en anglais : Global Positionning System) et éventuellement les informations diffusées par le système d'amélioration de la navigation WAAS/EGNOS (en anglais : Wide Area Augmentation System et : European Geostationary Navigation Overlay Service). [37] Le premier support de surface 2 comprend aussi des moyens d'horodatage permettant de définir une référence de temps universelle. Ces moyens d'horodatage peuvent être de toute nature appropriée et, par exemple, comprendre une horloge de très grande précision autonome ou encore des moyens de génération d'information de temps de grande précision synchronisés sur les informations de temps diffusées par la constellation GPS ou un autre réseau de diffusion d'un signal de temps codé. Le premier support de surface 2 comprend aussi des moyens adaptés pour enregistrer sa position dans la référence de temps universelle. [38] L'équipement maritime 1 comprend également au moins deux et, de préférence, trois ou plus balises immergées 10 situées à la distance de la surface et de préférence à distance du fond marin. Dans le cas présent, l'équipement maritime 1 comprend quatre balises immergées 10 qui sont chacune liées à un support de surface 11 tel que, par exemple, une bouée 11 de manière à se trouver en-dessous de cette dernière à distance de la surface. [39] Selon l'exemple illustré et comme le montre la figure 2, chaque balise 10 est liée à la bouée 11 correspondante par un lien 12, tel qu'un filin, d'une longueur supérieure à 50 m et de l'ordre de quelques centaines de mètres. Selon l'exemple illustré chaque lien mesure une longueur L10 de 200 m de sorte qu'une fois immergée, la bouée 11 flottant en surface, chaque balise 10 se trouve à une-profondeur d'environ 200 m. [40] Chaque balise 10 est adaptée pour émettre de manière répétitive et, de préférence, régulière une séquence identifiable de signaux acoustiques de positionnement à des instants horodatés dans la référence de temps universelle. A cet effet, chaque balise 10 comprend une horloge interne de précision qui aura été synchronisée avec les moyens d'horodatage du navire support de surface 2 préalablement à l'immersion de la balise. L'ensemble des moyens électroniques et électroacoustiques, nécessaires à l'émission des signaux acoustiques de positionnement par chaque balise, sont bien connus de l'homme du métier pour être, notamment, décrit dans les demandes W001/53850, EP 1 217 390, FR 2 833 359, et FR 2 884 323 de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire ici plus amplement. Il est à noter que la séquence acoustique de positionnement ne comprend pas nécessairement les informations relatives à l'instant d'émission. En effet, les balises 10 peuvent être programmées pour émettre à des instants connus prédéfinis dans la référence de temps universelle. [41] Les balises 10 et leurs bouées 11, peuvent, par exemple, être adaptées pour être transportables par le navire support de surface 2 qui les achemine sur la zone maritime au niveau de laquelle le procédé de positionnement selon l'invention sera mis en oeuvre. Afin de permettre sa récupération après mise à l'eau, chaque bouée 11 peut de manière préférée comprendre des moyens 13 de positionnement tels que, par exemple, un système de positionnement GPS couplé à des moyens 14 de communication radio ou hertzienne tels que satellite et/ou radio UHF ou VHF adaptés pour émettre les coordonnées géographiques de la dite bouée 10 de manière à permettre sa récupération par le navire support de surface 2 notamment. [42] Afin de connaître la position des balises 10 dans l'environnement aquatique dans lequel elles sont déployées, l'équipement de localisation 1 comprend des supports de surface tels que des bouées qui comprennent chacun des moyens de positionnement par satellites et des moyens de captation des signaux acoustiques en provenance des balises adaptés pour collecter lesdits signaux de manière horodatée dans la référence de temps universelle. [43] Selon l'exemple illustré et afin de réduire le nombre d'éléments d'équipement à déployer, chaque bouée 11 associée à une balise 10 comprend les moyens électroacoustiques permettant de déterminer la position des balises 10. Ainsi, chaque bouée 11 comprend, en plus des moyens de positionnement par satellites 13 et des moyens de communication radio 14, des moyens 15 de captation des signaux acoustiques de positionnement émis par les balises 10. Les moyens de captation 15 comprennent un transducteur hydroacoustique ou hydrophone 16 qui est relié à la bouée par une ligne 17 présentant une longueur L17 supérieure à 5 m. Selon l'exemple illustré, la ligne 17 possède une longueur L17 de l'ordre de 50 m. Il doit être noté que la ligne 17 n'est pas nécessairement distincte du lien 12 portant la balise 10. Les moyens de captation 15 comprennent aussi des moyens de traitement numériques 18 adaptés pour identifier, détecter et horodater les instants de réception des séquences acoustiques de positionnement des balises, en utilisant la référence de temps universelle et pour mémoriser les informations de position de la bouée fournies par les moyens de positionnement 13. Il doit être remarqué que la référence de temps universelle peut correspondre à la référence de temps du système de positionnement par satellite 5 de sorte que les moyens de traitement numériques 18 peuvent être adaptés pour se caler sur cette référence temporelle. [44] Par ailleurs, les moyens de positionnement par satellite 13 sont associés à des moyens 13' de réception et traitement des informations diffusées par un système d'amélioration de la navigation de type WAAS/EGNOS. Les moyens 14 permettent d'améliorer la précision du calcul de la position de la bouée 11 correspondante par la réception de corrections différentielles. [45] Chaque balise peut également comprendre un capteur de pression aquatique 19 associé à des moyens d'enregistrement de manière horodatée de cette pression. La valeur de la pression peut également être utilisée pour moduler le signal acoustique de la balise de manière à ce qu'il contienne cette information qui sera ensuite utilisée pour déterminer la profondeur d'immersion de la balise. [46] L'équipement maritime 1 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend également au moins un et, de préférence, plusieurs engins subaquatiques 20 adaptés pour réaliser des enregistrements hydroacoustiques des sons véhiculés dans leur environnement aquatique de manière horodatée dans la référence de temps universelle. Selon l'exemple illustré, il est mis en oeuvre deux engins subaquatiques 20. [47] De manière préférée, chaque engin subaquatique 20 est autonome en ce sens qu'il n'est pas relié par un câble à un support de surface et peut évoluer librement dans l'environnement aquatique. [48] Selon l'exemple illustré, chaque engin subaquatique 20 comprend une coque profilée 21 pourvue d'au moins une ouverture de ballastage 22 permettant une circulation d'eau entre une partie 23 de l'intérieur de la coque, dite ballast, et le milieu aquatique. L'engin 20 comprend également une enveloppe souple 24 de préférence élastiquement deformable disposée dans le ballast 23 et raccordée de manière étanche à un réservoir huile 25 situé à l'intérieur de la coque épaisse de l'engin, la dite coque épaisse étant conçue pour résister aux fortes pressions résultant d'une immersion à grande profondeur. Le réservoir huile 25 abrite une pompe hyperbare 26 adaptée pour assurer un remplissage en huile de l'enveloppe souple 24 à partir du réservoir 25 lorsque l'engin 20 est immergé en grande profondeur, par exemple, de l'ordre de 2000 m à 3000 m. L'engin 20 comprend aussi une unité de commande 27 adaptée pour piloter le fonctionnement de la pompe hyperbare 26 selon, par exemple, une séquence d'instructions enregistrée dans l'unité de commande 27 préalablement à l'immersion de l'engin 20. [49] Le volume du ballast 23 et de l'enveloppe 24 sont tels que lorsque l'enveloppe 24 est vide, l'engin 20 présente une flottabilité largement négative tandis que lorsque l'enveloppe 24 est pleine huile, l'engin 20 possède une flottabilité largement positive. [50] L'engin 20 comprend également des moyens d'enregistrement 28 de manière horodatée dans la référence de temps universelle des séquences acoustiques de positionnement émises par les balises et plus généralement des sons de l'environnement aquatique de l'engin 20. Ces moyens d'enregistrement sont alors en partie au moins disposés dans un caisson étanche 29 qui résiste aux fortes pressions et qui est situé à l'intérieur de la coque 21 de l'engin 20. Les moyens d'enregistrement 28 comprennent au moins un transducteur hydroacoustique ou hydrophone 30 associé à des moyens d'enregistrements numériques 31 adaptés pour enregistrer de manière synchronisée les séquences acoustiques de positionnement des balises 11 et les informations d'horodatage issues d'une horloge de précision 32. Cette dernière aura été synchronisée avec la référence de temps universelle préalablement à l'immersion de l'engin 20. Les moyens d'enregistrement 28 sont également adaptés pour enregistrer d'une manière également horodatée dans la référence de temps universelle des signaux sonores ou des sons autres que ceux issue des balises. Ainsi, les moyens d'enregistrement 28 peuvent être adaptés pour enregistrer des sons ou signaux sonores en provenance d'une source tierce telle qu'un enregistreur de vol E d'un aéronef. [51] Chaque engin subaquatique 20 comprend aussi, de préférence, un capteur de pression aquatique 33 et des moyens 34 d'enregistrement de la pression de manière horodatée dans la référence de temps universel. L'enregistrement de la valeur de la pression aquatique permet de déterminer la profondeur d'immersion de l'engin subaquatique 20. Les moyens d'enregistrement 34 peuvent également être adaptés pour déterminer la profondeur en fonction de la pression et pour enregistrer la valeur de la profondeur de manière horodatée dans la référence de temps universelle. La valeur horodatée de la profondeur et/ou de la pression peut alors être utilisée pour la détermination de la position de l'engin 20. Les données du capteur de pression 33 peuvent également être utilisées par l'unité de commande 27 pour piloter l'évolution de l'engin 20. [52] Par ailleurs, chaque engin aquatique 20 comprend des moyens de positionnement 35 tel que par exemple un système de positionnement GPS couplé à des moyens 36 de communication hertzienne, i.e. par canal radioélectrique, tels que satellite et/ou radio UHF ou VHF adaptés pour émettre les coordonnées géographiques de l'engin subaquatique 20 lorsque ce dernier se trouve en surface. En ce qui concerne la structure mécanique de l'engin 20 et certains de ses composants fonctionnels il est possible de se référer à la demande de brevet FR 2 884 323. [53] L'engin 20 comprend également au moins une source lumineuse 37 située à l'extrémité supérieure de l'antenne 38 utilisée par les moyens de communication 36 et les moyens de positionnement 35. La source lumineuse 37 est, par exemple, formée par une lampe à éclat. Cette source lumineuse 37 facilite la récupération de l'engin 20 lorsqu'il est à la mer. [54] L'équipement 1 ainsi constitué est mis en oeuvre de la manière suivante pour, par exemple, rechercher un enregistreur de vol E d'un aéronef qui s'est écrasé en haute mer dans une zone maritime de grande profondeur de sorte qu'il n'est pas possible de localiser l'enregistreur à partir de la surface. En effet, un tel enregistreur de vol émet, lorsqu'il est immergé, un signal sonore d'une fréquence de l'ordre de 37 kHz d'une portée de l'ordre de 2000 m à 3000 m. [55] Préalablement au déploiement des différents composants de l'équipement 1, il est procédé à la synchronisation de leurs horloges internes avec la référence de temps universelle. Afin de faciliter cette synchronisation, il est possible, mais non strictement nécessaire au sens de l'invention, de choisir comme référence de temps universelle la référence de temps du système de positionnement par satellite. Chaque élément de l'élément de l'équipement pourvu de moyens de positionnement par satellite est alors adapté pour procéder de manière autonome et automatique à sa synchronisation sur la référence de temps du système de positionnement par satellite. [56] Le déploiement de l'équipement 1 se fait ensuite à partir du navire 2 qui transporte les bouées 11, supports des balises 10, sur la zone maritime de recherche de manière à les mettre à l'eau selon un quadrilatère convexe dont les côtés mesurent environ un kilomètre. [57] Une fois à l'eau chacune des bouées 11, le filin portant la balise 10 correspondante se déploie ou se déroule pour l'immerger à une profondeur prédéterminée par exemple de l'ordre de 200 m. Dès qu'elles sont à l'eau, Les balises 10 émettent chacune leur séquence acoustique de positionnement et de télémesure de leur immersion. [58] Chaque bouée 11 est alors adaptée pour émettre par un canal radioélectrique en temps réel à destination du navire 1 les informations horodatées de réception des signaux acoustiques des balises 10 ainsi que la position horodatée de ladite bouée telle que délivrée par son système de positionnement par satellites. [59] Après la mise en place des balises, il est procédé au déploiement des engins subaquatiques 20 dans la zone de couverture des balises. Le déploiement des engins subaquatiques 20 peut être effectué à partir du navire support de surface 2 ou encore à partir d'un aéronef de manière à répartir les engins subaquatiques dans la zone de couverture des balises. Bien entendu, préalablement à ce déploiement, les horloges internes de chacun des engins subaquatiques 20 auront été synchronisées avec la référence de temps universelle. Une fois immergé chacun des engins subaquatiques 20 commence son évolution dans l'environnement aquatique. Cette évolution peut, par exemple, consister en une plongée jusqu'à atteindre une profondeur cible préprogrammée dans l'unité de commande 27 et détectée au moyen du capteur de pression 33. L'engin subaquatique 20 peut alors séjourner à cette profondeur pendant une durée prédéterminée, par exemple, de l'ordre d'une ou plusieurs dizaines de minutes pour ensuite regagner la surface. Bien entendu, l'évolution de chaque engin subaquatique 20 peut être différente et, par exemple, comprendre une descente et/ou une remontée par paliers. [60] Pendant une partie au moins de son évolution dans le milieu aquatique et de préférence pendant toute la durée de son évolution, chaque engin subaquatique 20 enregistre les sons de son environnement aquatique de manière horodatée dans la référence de temps universelle. Cet enregistrement est réalisé au moins dans un spectre sonore à l'intérieur duquel se situent la ou les fréquences d'émission des balises 10 ainsi que celle de l'enregistreur de vol E. [61] Lorsque chaque engin subaquatique 20 a réalisé son programme d'évolution dans le milieu aquatique il remonte à la surface de manière à pouvoir être récupéré après avoir été localisé, au moyen des informations de position qu'il diffuse par ondes radioélectriques. Après embarquement sur le navire support 2, Les données des enregistrements de signaux acoustiques sont alors extraites de chaque engin subaquatique 20 pour être traitées par un centre de calcul 40 qui se trouve soit embarqué sur le navire support de surface 2 soit à terre en étant en communication radio avec le navire support de surface 2. [62] Après récupération des engins subaquatiques 20 le navire support de surface peut éventuellement récupérer les bouées 11, support de surface des balises immergées 10. [63] Le centre de calcul 40 dispose alors des données suivantes : données transmises par les bouées 11 au navire support de surface 2 relatives à leurs positions et à l'horodatage des signaux acoustiques de positionnement et de télémesure d'immersion émis par les balises dans la référence de temps universel, enregistrements, réalisés par chacun des engins subaquatiques 20, des signaux acoustiques de positionnement horodatés dans la référence de temps universelle émis par les balises, éventuellement enregistrement de localisation des signaux acoustiques de localisation émis par l'enregistreur de vol et éventuellement réalisé par un au moins engin subaquatique de manière horodatée dans la référence de temps universelle. [64] Sur la base de ces éléments, le centre de calcul 40 réalise successivement les opérations suivantes : génération des tables de localisation des balises acoustiques 10 en utilisant des algorithmes de triangulation circulaire, à partir des tables de localisation tridimensionnelle des balises, génération des tables de localisation tridimensionnelle de chacun des engins subaquatiques 20 par triangulation à partir des enregistrements de localisation des signaux acoustiques des balises ainsi qu'éventuellement des informations de profondeur enregistrées par chaque engin subaquatique, à partir des tables de localisation tridimensionnelle de chacun des engins subaquatiques 20, localisation éventuelle de l'enregistreur de vol E sur la base des enregistrements de localisation effectués par un ou plusieurs des engins subaquatiques 20. [65] Il apparaît, que le procédé selon l'invention permet d'effectuer la localisation d'un émetteur d'un enregistreur de vol en grande profondeur en utilisant des systèmes relativement simples de conception que sont les engins subaquatiques. En effet, dans la mesure où toutes les opérations de calcul de localisation sont effectuées en différé, i.e. a posteriori, les engins subaquatiques 20 n'ont pas besoin de disposer des ressources de calcul importantes. Cette caractéristique contribue d'une part à permettre d'augmenter la distance de détection ; mais aussi, à améliorer la fiabilité et à augmenter l'autonomie des engins subaquatiques du fait d'une moindre consommation en énergie électrique. [66] Selon l'exemple de mise en oeuvre du procédé décrit précédemment, chaque engin subaquatique 20 procède à des enregistrements des signaux ou sons, d'une part, en provenance de balises et, d'autre part, en provenance éventuellement d'un enregistreur de vol. Toutefois, selon l'invention les engins subaquatiques pourraient également procéder à des enregistrements d'autres types d'informations sonores telles que, par exemple, des informations sonores sismiques générées dans le cadre de programmes de prospection. Les engins subaquatiques peuvent également enregistrer des bruits tels que générés par des fuites d'hydrocarbures ou de gaz. [67] Selon l'exemple de réalisation de l'engin subaquatique 20 décrit en relation avec la figure 3, ce dernier comprend des moyens de contrôle de sa flottabilité comprenant un système de ballastage. Toutefois un tel système de balastage n'est pas nécessaire à la réalisation d'un engin subaquatique 20 susceptible d'être mis en oeuvre dans le cadre de l'invention. Ainsi, la figure 4 illustre une autre forme de réalisation de l'engin subaquatique 20 selon laquelle les moyens de contrôle de la flottabilité de l'engin comprennent au moins un et, selon l'exemple illustré, deux lests largables 41 et 42 permettant de réguler la flottabilité de l'engin subaquatique 20. Chaque lest 41,42 est alors lié à l'engin par un système d'accrochage 43 piloté par l'unité de commande 27. Au moment de son immersion, l'engin 20 porte les deux lests 41 et 42 dont la masse totale confère une flottabilité largement négative à l'engin 20 de sorte que ce dernier descend dans l'environ aquatique. Lorsque l'engin atteint la profondeur cible détectée par le capteur de pression 33, l'unité de commande 27 pilote l'ouverture du système d'accrochage 43 du premier lest 41 de sorte que ce dernier se détache de l'engin. Le second lest 42 présente, alors, une masse et un volume adapté pour que l'engin 20 avec ce second lest 42 possède une flottabilité neutre de sorte que l'engin 20 reste à la profondeur qu'il a atteinte. Après ce séjour à la profondeur cible pendant une durée préprogrammée dans l'unité de commande 27, cette dernière commande les moyens d'accrochage 43 de manière à libérer le second lest 42. La flottabilité de l'engin 20 devient alors largement positive et il remonte à la surface. [68] La mis en en oeuvre d'un tel système de lest largable permet de gérer la flottabilité de l'engin 20 d'une manière beaucoup moins consommatrice d'énergie que le système de ballastage et augmente donc l'autonomie de l'engin. Selon la variante décrite précédemment l'engin comprend deux lests largables mais il pourrait n'en comprendre qu'un. De même, il pourrait comprendre en combinaison un système de lest largable et un système de ballastage. [69] Bien entendu, différentes autres variantes du procédé et de l'équipement selon l'invention peuvent être envisagées dans le cadre des revendications annexées. Jacobacci Grand Lyon fax (33481916489) 18/11/2013 17:44:16 Page 7 sur 11

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de localisation a posteriori d'au moins une source sonore tierce (E) dans un environnement aquatique délimité par un fond et une surface, caractérisé en ce que : - on met en oeuvre : - au moins deux balises (10) immergées qui émettent chacune des signaux acoustiques de positionnement, - au moins deux supports de surface (11) dont les positions sont connues et qui sont chacun adaptés pour acquérir les signaux des balises immergées (10), - au moins un engin subaquatique (20) adapté pour enregistrer, d'une part, les signaux acoustiques de positionnent en provenance de l'ensemble des balises et, d'autre part, des sons en provenance de la source sonore tierce (E), - on fait évoluer l'engin subaquatique (20) dans l'environnement aquatique pendant qu'il enregistre les signaux acoustiques de positionnement et les éventuels sons en provenance de la source tierce, - on détermine les positions des balises (10) à partir de la détermination des retards de propagation de leurs signaux acoustiques de positionnement par les supports de surface (11) et de la position desdits supports de surface (11), - on détermine la position de chaque engin subaquatique (20) à partir de l'enregistrement des signaux acoustiques de positionnement par ledit engin et des positions des balises (10), - on détermine la localisation de la source sonore tierce (E) à partir de la position de l'engin subaquatique (20) et de l'enregistrement par l'engin subaquatique (20) des sons émis par la source tierce (E).
2. Procédé de localisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - définition d'une référence de temps universelle, - calage des références de temps embarquées dans les balises (10), les supports de surface (11) et les engins subaquatiques (20) par rapport à la référence de temps universelle, - mise en oeuvre d'au moins deux balises immergées (10) situées à distance de la surface et du fond émettant chacune une séquence identifiable de signaux acoustiques de positionnement à des instants horodatés dans la référence de temps universelle, Jacobacci Grand Lyon fax (33481916489) 18/11/2013 17:44:16 Page 8 sur 19 - mise en oeuvre d'au moins deux supports de surface (11) adaptés pour déterminer leur position, horodatée dans la référence de temps universelle, au moyen d'un système de positionnement par satellites et pour recevoir les signaux acoustiques de positionnement horodatés dans la référence de temps universelle, 5 - détermination de la position, horodatée dans la référence de temps universelle, de chaque balise immergée (10) à partir des positions des supports de surface et des signaux acoustiques de positionnement reçus par les supports de surface (11), - enregistrement de la position, au cours du temps, des balises immergées (10) dans la référence de temps universelle, 10 - mise en oeuvre d'au moins un engin subaquatique (20) adapté pour enregistrer les signaux acoustiques de positionnent en provenance de l'ensemble des balises immergées (10) de manière horodatée dans la référence de temps universelle, - immersion et évolution de chaque engin subaquatique (20) dans l'environnement aquatique entre le fond et la surface et réalisation par chaque engin subaquatique 15 (20), pendant une partie au moins de cette évolution, d'un enregistrement, de manière horodatée dans la référence de temps universelle, des signaux acoustiques de positionnement reçus et du signal acoustique reçu en provenance de la source sonore tierce (E), - remontée de chaque engin subaquatique (20) à la surface et extraction des 20 enregistrements des signaux acoustiques effectués par chaque engin, - calcul, en surface et en dehors de chaque engin subaquatique, de la position dudit engin subaquatique pendant une partie au moins de son évolution subaquatique à partir de l'enregistrement des signaux acoustiques de positionnement reçus et de l'enregistrement de la position des balises, au cours du temps, dans la référence de 25 temps universelle, - enregistrement de la position, au cours du temps, des engins subaquatiques (20) dans la référence de temps universelle, - calcul de la localisation de chaque source tierce (E) à partir de la position de chaque engin subaquatique, au cours du temps, et des enregistrements du signal acoustique 30 reçu en provenance de la source sonore tierce (E).
3. Procédé de localisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre au moins deux engins subaquatiques (20) qui sont chacun adaptés pour réaliser - - Jacobacci Grand Lyon fax (33481916489) 18/11/2013 17:44:16 Page 9 sur 11 20 l'enregistrement des sons émis par au moins une source tierce, pendant au moins une période de temps commune aux engins immergés.
4. Procédé de localisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que l'un au moins des engins subaquatiques (20) est adapté pour se déplacer de manière autonome dans l'environnement aquatique.
5. Procédé de localisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des engins subaquatiques (20) comprend au moins un capteur de pression aquatique (33) et se trouve adapté pour enregistrer la pression en horodatant les valeurs enregistrées dans la référence de temps universelle.
6. Procédé de de localisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le calcul de ositionnement utilise les valeurs de pression enregistrées.
7. Procédé de localisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une balise (10) est liée à un support de surface (11).
8. Procédé de localisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 15 que l'une au moins des balises immergées (10) comprend un capteur de pression (19) et en ce que la profondeur d'immersion de ladite balise est déterminée à partir des informations fournies par le capteur de pression.
9. Procédé de localisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les balises immergées (10) sont situées sous la thermocline. 20
10. Procédé de localisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque support de surface (11) comprend au moins un hydrophone (16) immergé à une profondeur supérieure à 5 m.
11. Equipement de localisation a posteriori d'au moins une source sonore tierce (E) dans un environnement aquatique délimité par un fond et une surface, comprenant : 25 - au moins deux balises (10) adaptées pour être immergées et pour émettre chacune des signaux acoustiques de positionnement synchronisés, - au moins deux supports de surfaces (11) qui comprennent chacun des moyens (13) de positionnement par satellites et des moyens de captation (15) des signaux acoustiques en provenance des balises immergées horodatés par rapport à une référence de temps 30 universelle, - au moins un engin subaquatique (20), d'une part, doté de moyens de relocalisation et de récupération et, d'autre part, adapté pour évoluer dans le milieu aquatique et pour enregistrer de façon horodatée par rapport à une référence de temps universelle, les Jacobacci Grand Lyon fax (33481916489) 18/11/2013 17:44:16 Page 10 sur 1 21 signaux acoustiques de positionnent en provenance de l'ensemble des balises (10) ainsi que des sons en provenance de la source sonore tierce (E), - un centre de calcul (40) adapté pour : - déterminer les positions des balises à partir de la détermination des retards de 5 propagation des signaux acoustiques de positionnement tels que reçus par les supports de surface et de la position desdits supports de surface, - déterminer la position de l'engin subaquatique à partir des positions des balises et de l'enregistrement des signaux acoustiques de positionnement par ledit engin, - déterminer la localisation de la source sonore tierce à partir de la position de 10 l'engin subaquatique et de l'enregistrement par l'engin subaquatique des sons émis par la source tierce.
12. Equipement selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moyen de relocalisation comprend un récepteur de localisation par satellites et un moyen de communication utilisant des ondes radioélectriques de sa position 15
13. Equipement selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque balise (10) est reliée à un support de surface (11) par un lien physique adapté à l'immersion de la thermocline.
14. Equipement selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque support de surface (11) relié à une balise (10) comprend des moyens (13) de positionnement par 20 satellite et des moyens (16) de captation des signaux acoustiques des balises.
15. Equipement selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les moyens de positionnement par satellites (13), de chaque support de surface (11), sont associés à des moyens (13) de réception et traitement des informations diffusées par un système d'amélioration de la navigation de type WAAS/EGNOS. 25
16. Equipement selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que les références de temps universelles embarquées dans les supports de surface (11), les balises (10), les engins (20) utilisent la réception de signaux de positionnement par satellite pour leur synchronisation.
17. Equipement selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que les moyens 30 (16) de captation des signaux acoustiques en provenance des balises sont reliés au support de surface (11) correspondant par un lien (17) possédant une longueur supérieure à 5 m. ^ - nv-7. Jacobacci Grand Lyon fax (33481916489) 18/11/2013 17:44:16 Page 11 sur 11 22
18. Equipement selon l'une des revendications 11 à 17, caractérisé en ce que chaque engin subaquatique (20) comprend au moins une source lumineuse.
19. Equipement selon l'une des revendications 11 à 18, caractérisé en ce que chaque engin subaquatique comprend des moyens d'enregistrement de sa profondeur 5 d'immersion et/ou de la pression de son environnement aquatique de façon horodatée par rapport à une référence de temps universelle.
20. Equipement selon l'une des revendications11 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois balises (10), au moins trois supports de surface (11) comprenant des moyens de localisation par satellites et des moyens de captations des signaux acoustiques 10 en provenance des balises et au moins trois engins subaquatiques (20).
21. Equipement selon l'une des revendications 11 à 20, caractérisé en ce qu' au moins un engin subaquatique comprend des moyens de contrôle de sa flottabilité comprenant au moins un lest largable.
22. Equipement selon l'une des revendications 11 à 21, caractérisé en ce qu'au moins un 15 engin subaquatique comprend des moyens de contrôle de sa flottabilité comprenant au moins un ballast.