L'acoustique sous-marine englobe les technologies de détection, de communication, de positionnement et de navigation utilisées par les ROV, les AUV et les USV dans les zones où les signaux radiofréquences s'atténuent rapidement. Ces systèmes permettent aux plateformes sans pilote de cartographier les fonds marins, d'inspecter les infrastructures sous-marines, d'échanger des données, de détecter des cibles et d'assurer une navigation précise sous l'eau.
Cette page présente les fabricants et fournisseurs de systèmes acoustiques sous-marins, y compris des solutions conçues pour s'intégrer aux capteurs des véhicules, aux équipements de navigation, aux passerelles de surface et aux plates-formes sous-marines robustes.
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Solutions de navigation et de positionnement de pointe pour les systèmes sans pilote et robotiques
Solutions de navigation et de positionnement de haute précision pour les véhicules sans pilote et autonomes
Véhicules marins autonomes et sans pilote : USV, AUV, ROV marins ; flotteurs de profilage et systèmes remorqués
Solutions avancées d'imagerie et de positionnement sous-marins pour les véhicules marins sans équipage et autonomes
Solutions et services de pointe pour les applications dans les domaines de la défense, de l'océan et des énergies marines
Technologies innovantes d'imagerie sous-marine haute résolution et d'alimentation électrique pour les missions d'exploration sous-marine commerciales, scientifiques et militaires
Véhicules sous-marins autonomes et systèmes robotiques sous-marins de pointe
Systèmes de positionnement GNSS, SLAM 3D et cartographie mobile, véhicules terrestres sans pilote
Capteurs de suivi, de navigation, de positionnement et de communication pour AUV, ROV, USV
Systèmes intégrés et charges utiles pour les plateformes de surface et sous-marines sans pilote opérant dans des environnements maritimes complexes
Équipement de levé hydrographique : sondeurs multifaisceaux, sonars à balayage latéral, capteurs de vitesse du son et profileurs
Systèmes de positionnement et de navigation GNSS, cartographie mobile par drone LiDAR et véhicules de surface sans pilote
Stations de surveillance météorologique, transducteurs marins, sonars à balayage latéral et altimètres sous-marins
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Les systèmes acoustiques sous-marins constituent le mécanisme essentiel de détection, de communication et de navigation sous la surface, là où les signaux radiofréquences classiques, y compris les signaux de navigation par satellite, s’affaiblissent rapidement. Les véhicules télécommandés (ROV) s’appuient souvent sur des sonars et des échosondeurs pour le pilotage et l’inspection à courte distance, tandis que les véhicules sous-marins autonomes (AUV) peuvent embarquer des charges utiles acoustiques destinées à la cartographie, à la détection de cibles et à la navigation. Les navires de surface sans équipage (USV) servent de nœuds de surface et de passerelles de communication entre les équipements sous-marins et les opérateurs en surface.
L’évaluation de l’acoustique sous-marine nécessite d’aller au-delà des chiffres de portée nominale ou des fréquences de fonctionnement. Des facteurs tels que le bruit propre de la plate-forme, les variations de la vitesse du son, la profondeur de l’eau, la composition des fonds marins et la dynamique du véhicule influencent directement la qualité du signal. Les ingénieurs doivent concevoir les transducteurs acoustiques sous-marins, les circuits électroniques de traitement du signal et les fixations mécaniques comme une capacité intégrée de la plateforme, en fusionnant souvent les données acoustiques avec celles des systèmes de navigation inertielle (INS), des loges de vitesse Doppler (DVL), des capteurs de profondeur à pression et des données GNSS de surface.
Un transducteur acoustique sous-marin assure la conversion d’énergie entre les formes électrique et acoustique ; il fonctionne comme un émetteur lors de la transmission et comme un capteur acoustique sous-marin ou un hydrophone lors de la réception. De nombreuses têtes de sonar et systèmes de modems acoustiques sous-marins utilisent des éléments céramiques piézoélectriques réversibles, configurés sous forme d’anneaux, d’empilements ou de composites, afin d’équilibrer la largeur du faisceau, la sensibilité, la bande passante et la profondeur nominale. Le choix du capteur dépend de facteurs tels que la bande passante utilisable, la réponse d’émission et de réception, le diagramme de rayonnement et l’adaptation d’impédance, l’étalonnage des hydrophones étant régi par des normes telles que la norme CEI 60500 et la série CEI 60565.
HydroFlow ACDP de SatLab Geosolutions
Les réseaux combinent plusieurs capteurs acoustiques sous-marins selon des géométries précises afin d’estimer le relèvement de la cible, de former des faisceaux directionnels et de supprimer le bruit de fond ambiant. Les configurations vont des réseaux remorqués linéaires et des grilles planes aux réseaux épousant la forme de la coque. L’ouverture globale et la fréquence de fonctionnement influencent la résolution angulaire, tandis que l’espacement des éléments doit être contrôlé pour éviter les lobes de diffraction spatiaux. Le traitement embarqué des signaux acoustiques sous-marins permet d’effectuer une formation de faisceaux adaptative en périphérie, tandis que les carénages et les fixations découplées contribuent à isoler les réseaux du bruit des propulseurs et des vibrations structurelles.
Le sonar actif émet des formes d’ondes acoustiques connues et traite les échos renvoyés afin de calculer la distance et le relèvement, d’estimer la vitesse relative et de caractériser les cibles physiques. Ces systèmes vont des sonars à balayage vers l’avant destinés au pilotage des ROV aux échosondeurs à balayage latéral ou multifaisceaux pour l’imagerie des fonds marins et la bathymétrie, en passant par les sonars à ouverture synthétique et les systèmes de vidéo acoustique pour l’imagerie haute résolution. Le choix du système consiste à trouver un équilibre entre la portée potentielle plus longue offerte par les basses fréquences et la finesse des détails spatiaux généralement obtenue aux fréquences plus élevées. De nombreux systèmes utilisent des impulsions « chirp » à modulation de fréquence et un traitement par compression d’impulsions afin d’améliorer la résolution en distance et le rapport signal/bruit.
Transpondeur SMART de Sonardyne International
Les systèmes acoustiques passifs surveillent les paysages sonores ambiants sans émettre de signaux, ce qui les rend particulièrement utiles pour les opérations navales discrètes et la surveillance environnementale de longue durée. Les chaînes de traitement utilisent l’analyse temps-fréquence pour détecter les bruits de machines, la cavitation et les vocalisations biologiques à partir de réseaux d’hydrophones. Des algorithmes d’apprentissage automatique intégrés permettent la détection et la classification automatisées des contacts à bord, fournissant des indications de classification en temps réel tout en minimisant les besoins en bande passante pour la surveillance acoustique sous-marine.
Un modem acoustique sous-marin permet la communication sans fil sous-marine entre les véhicules, les instruments posés sur les fonds marins et les passerelles de surface, pour la transmission des mises à jour de commande et l’échange de données de télémétrie. Compte tenu des longs délais de propagation, des réflexions par trajets multiples et des décalages Doppler, un système de communication acoustique sous-marine fiable utilise des schémas de modulation robustes, un codage de canal et un traitement du signal adaptés au canal acoustique. Les cadres de normalisation tels que les communications acoustiques sous-marines numériques JANUS (STANAG 4748) fournissent une méthode de signalisation numérique commune pour l’établissement du premier contact et l’interopérabilité de base entre les équipements sous-marins de différents fournisseurs.
Un système de positionnement acoustique sous-marin calcule les coordonnées sous-marines à partir des temps de propagation des signaux et, selon l’architecture, des mesures de direction d’arrivée entre les transducteurs. Ces systèmes fonctionnent selon des configurations à base ultra-courte (USBL), à base courte (SBL) ou à base longue sur le fond marin (LBL). La navigation moderne intègre les mesures de distance ou de position acoustiques à un système de navigation inertielle (INS), à un log de vitesse Doppler (DVL) et à des capteurs de profondeur au sein d’un filtre de Kalman étendu afin de limiter la dérive de position à long terme. Des équipements auxiliaires, notamment des balises acoustiques sous-marines et des dispositifs de largage acoustiques sous-marins, prennent en charge les réseaux de transpondeurs ainsi que la récupération des instruments ou des mouillages déployés.
Les moyens de surface et sous-marins sans pilote étendent le rayon d’action naval en déployant des réseaux remorqués passifs, des sonars à profondeur variable et des capteurs actifs à basse fréquence pour la détection et le suivi des sous-marins. En matière de lutte contre les mines, les véhicules sous-marins autonomes (AUV) sont équipés de sonars à ouverture synthétique et de charges utiles multifaisceaux afin d’exécuter des schémas de recherche autonomes et de cartographier les obstacles présents sur les fonds marins, en utilisant un logiciel de reconnaissance automatique des cibles pour signaler les dangers potentiels sans exposer le personnel à des zones à risque.
Système de positionnement acoustique sous-marin Subsonus d’Advanced Navigation
Un sonar actif à haute fréquence dédié à la détection des plongeurs protège les ports, les bases navales et les installations offshore en détectant et en suivant des cibles de petite taille se déplaçant lentement, telles que les plongeurs en circuit ouvert et les petits UUV. Un logiciel automatisé filtre les réverbérations de fond et les bruits biologiques, en fusionnant les traces acoustiques avec les données des radars de surface, des flux AIS et des caméras électro-optiques afin de dresser un tableau plus complet de la sécurité.
Les levés hydrographiques utilisent des échosondeurs multifaisceaux montés sur des USV et des AUV pour générer des modèles bathymétriques à haute densité, tandis que les sonars à balayage latéral produisent des images détaillées de la texture des fonds marins et des objets présents. Les systèmes bathymétriques ou interférométriques à balayage latéral permettent également d’obtenir des informations sur la profondeur. Les USV améliorent l’efficacité et la sécurité des levés dans les environnements de surface peu profonds ou dangereux, tandis que les AUV peuvent maintenir une altitude stable à proximité du fond marin pour la collecte de données à haute résolution.
Les opérateurs du secteur de l’énergie offshore s’appuient sur des sonars d’imagerie, des produits acoustiques sous-marins et des systèmes vidéo acoustiques pour inspecter les conduites, les structures de type « jacket » et les câbles sous-marins dans des conditions de visibilité nulle. Le positionnement géoréférencé permet un suivi précis des anomalies, facilitant ainsi la détection comparative des changements au fil des cycles d’inspection successifs.
La surveillance bioacoustique utilise des hydrophones passifs montés sur des planeurs océaniques, des mouillages et des bouées dérivantes pour suivre les vocalisations des mammifères marins et le bruit ambiant sans introduire de son artificiel. Le traitement automatisé analyse les enregistrements en continu et peut fournir des données de surveillance environnementale ou de conformité en temps quasi réel aux récepteurs en surface via des passerelles de surface.
La mise en place de cadres opérationnels et de protocoles de mesure clairs repose sur des normes industrielles reconnues à l’échelle mondiale.
Le respect de ces références internationales favorise l’interopérabilité entre différentes plateformes, un étalonnage fiable, des mesures cohérentes et la conformité environnementale dans le cadre d’opérations maritimes variées.
Les avancées récentes en matière de traitement numérique et de charges utiles de capteurs hybrides redéfinissent les capacités des plateformes sous-marines sans pilote.
Ces avancées technologiques permettent d’étendre la durée d’exploitation, l’autonomie et le débit de charge utile des flottes sous-marines sans pilote.
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