Le sonar d'imagerie utilise des émissions acoustiques et les échos traités pour créer des représentations spatiales des cibles, du relief et des structures sous-marines là où les capteurs optiques ont leurs limites. Conçus pour les ROV, les AUV et les USV, ces systèmes permettent le pilotage en temps réel, l’évitement d’obstacles, les levés hydrographiques, l’inspection sous-marine, la recherche et la récupération, la surveillance environnementale et la lutte contre les mines.
Cette page présente les fabricants et les systèmes de sonars d’imagerie sous-marine, notamment des solutions de sonars à balayage frontal, multifaisceaux, 2D, 3D, à ouverture synthétique, de profilage et bathymétriques.
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Solutions de navigation et de positionnement de pointe pour les systèmes sans pilote et robotiques
Solutions avancées d'imagerie et de positionnement sous-marins pour les véhicules marins sans équipage et autonomes
Technologies innovantes d'imagerie sous-marine haute résolution et d'alimentation électrique pour les missions d'exploration sous-marine commerciales, scientifiques et militaires
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
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Le sonar d’imagerie sous-marine permet aux véhicules télécommandés (ROV), aux véhicules sous-marins autonomes (AUV) et aux navires de surface sans équipage (USV) de détecter des cibles et de cartographier le relief là où les capteurs optiques ne suffisent pas. En émettant de l’énergie acoustique et en traitant les échos renvoyés, un système de sonar d’imagerie sous-marine crée des représentations spatiales haute résolution telles que des images acoustiques en 2D, des nuages de points en 3D, des surfaces bathymétriques ou des cartes à balayage latéral, même dans des eaux troubles ou à faible visibilité.
Kraken MP-SAS de Kraken Robotics.
Ces systèmes remplissent des rôles distincts sur les différentes plateformes sans pilote : ils fournissent une connaissance de la situation aux pilotes de ROV, servent de capteurs de navigation pour les AUV et fonctionnent comme charges utiles hydrographiques sur les USV. Les images acoustiques présentant des ombres, des échos par trajets multiples et du bruit de speckle, l’interprétation des images sonar sous-marines nécessite une expertise particulière de la part de l’opérateur ou des chaînes de traitement automatisées pour évaluer avec précision la géométrie et le contexte de la cible.
Le sonar d’imagerie vers l’avant s’aligne sur la trajectoire du véhicule afin de faciliter l’évitement des collisions, le pilotage et la réacquisition des cibles. La plupart des appareils génèrent un affichage en forme de secteur avec des taux de rafraîchissement rapides, adaptés à la prise de décision en temps réel. Un montage adéquat empêche le masquage acoustique par le châssis du véhicule ou les manipulateurs, tout en offrant aux systèmes autonomes une portée de détection suffisante et un temps de réaction adéquat.
Un sonar d’imagerie multifaisceaux utilise des réseaux acoustiques et la formation numérique de faisceaux pour générer plusieurs faisceaux de réception étroits à partir de chaque émission. Cela offre des taux de mise à jour rapides, idéaux pour le pilotage dynamique des ROV et le suivi de cibles par les AUV. Le choix entre des fréquences plus élevées pour un niveau de détail spatial fin ou des fréquences plus basses pour une portée d’observation étendue dépend de la taille de la cible et des besoins opérationnels.
Les systèmes à balayage mécanique font pivoter un faisceau acoustique focalisé sur un secteur, construisant ainsi une image composite en vue de dessus, balayage après balayage. Cette configuration compacte et économique convient aux petits ROV d’inspection et aux atterrisseurs ; toutefois, le mouvement de la cible ou la dérive du véhicule peuvent entraîner une distorsion temporelle de l’image si le mouvement de la plate-forme n’est pas pris en compte.
Un sonar d’imagerie 2D détermine la distance et le relèvement dans un seul plan d’imagerie, mais ne fournit pas de données d’élévation. Les opérateurs réduisent ou résolvent l’ambiguïté verticale à l’aide d’unités d’inclinaison mécaniques, du déplacement du véhicule ou d’observations depuis plusieurs points de vue, ce qui rend le sonar d’imagerie 2D d’un ROV idéal pour l’examen des structures et le dégagement d’obstacles.
Omniscan 450 SS de Cerulean Sonar.
En mesurant la distance, le relèvement et l’élévation, soit simultanément, soit par balayage rapide, le sonar d’imagerie 3D génère des nuages de points volumétriques ou des grilles de voxels. Ces systèmes de sonar d’imagerie 3D éliminent l’ambiguïté d’élévation dans les installations sous-marines complexes telles que les jackets et les collecteurs, permettant ainsi des contrôles dimensionnels précis et des évaluations de dégagement structurel.
Le sonar à ouverture synthétique combine les échos acoustiques captés le long d’une trajectoire contrôlée du véhicule afin de synthétiser un large réseau d’antennes. Cette technique permet d’obtenir une résolution élevée dans le sens de la trajectoire, largement indépendante de la distance, bien que la qualité globale de l’image reste tributaire de la fréquence, de l’ouverture, des conditions environnementales et du traitement. Elle excelle dans la cartographie des fonds marins par AUV, les mesures de lutte contre les mines et les levés de conduites, à condition que les systèmes de navigation et de compensation de mouvement contrôlent rigoureusement les erreurs de phase induites par le mouvement.
Les sonars de profilage et bathymétriques sont principalement conçus pour déterminer la distance géométrique, le profil et la profondeur du fond marin, bien que de nombreux systèmes enregistrent également l’intensité de la rétrodiffusion acoustique. Associés à la navigation inertielle et aux mesures de la vitesse du son, les échosondeurs bathymétriques multifaisceaux produisent des cartes géoréférencées, tandis que les sonars à imagerie latérale projettent des faisceaux latéraux pour mettre en évidence la texture fine et le relief des fonds marins.
Les systèmes d’imagerie par sonar sous-marins offrent une visibilité essentielle autour des pieds de plateformes, des arbres sous-marins et des fondations d’éoliennes lorsque l’eau trouble empêche les caméras de fonctionner. Le sonar d’imagerie avant guide l’approche du véhicule, tandis que les sonars 3D et multifaisceaux permettent de mesurer l’érosion, les portées libres des conduites et les déformations structurelles.
Les hydrographes utilisent des sonars multifaisceaux pour cartographier les chenaux de navigation et la bathymétrie, tandis que les sonars à imagerie latérale permettent d’identifier les dangers submergés et les variations de texture des fonds marins. Les USV (véhicules sous-marins autonomes) effectuent efficacement des levés dans les zones côtières peu profondes, tandis que les AUV (véhicules sous-marins autonomes) opérant en eaux profondes réalisent une cartographie à grande échelle sous l’action des vagues ou sous une couverture de glace.
La localisation de navires perdus, de débris d’aéronefs ou d’équipements sous-marins repose sur des sonars à imagerie latérale à large couverture ou sur des réseaux à ouverture synthétique montés sur des AUV. Les cibles identifiées lors des balayages initiaux sont ensuite examinées de près par des ROV équipés de sonars à imagerie frontale.
L’imagerie acoustique permet aux chercheurs d’observer la vie marine, les rassemblements de poissons et les habitats des fonds marins sans recourir à une lumière artificielle susceptible de perturber le comportement des animaux. L’analyse de la rétrodiffusion et de la colonne d’eau facilite également la classification des substrats des fonds marins et la détection des suintements de gaz dans de vastes réserves marines.
Le sonar à ouverture synthétique offre les taux de couverture élevés et la résolution spatiale fine nécessaires pour détecter les mines posées sur les fonds marins, qu’elles soient peu visibles ou partiellement enfouies, lors d’opérations de lutte contre les mines. Des systèmes sans pilote balayent en toute sécurité les voies maritimes suspectes, signalant les cibles afin qu’elles soient repérées et identifiées par des ROV en vol stationnaire.
Des algorithmes d’autonomie traitent les données d’imagerie sonar en temps réel pour établir des cartes locales des obstacles et calculer des trajectoires dégagées pour les véhicules. Les AUV rapides nécessitent des portées de détection plus longues pour effectuer des manœuvres d’évitement, tandis que les ROV en vol stationnaire s’appuient sur une large couverture angulaire pour naviguer en toute sécurité au sein de structures encombrées.
Un système d’imagerie sonar sous-marine atteint son utilité maximale lorsque les échos acoustiques sont étroitement liés à des coordonnées spatiales précises, à l’assiette de la plate-forme et à des horodatages exacts. Les données de navigation stabilisent l’imagerie, facilitent la géolocalisation des cibles et permettent de fusionner plusieurs observations en cartes cohérentes ou en modèles tridimensionnels.
L’intégration de ces sources de positionnement permet de géoréférencer plus précisément les échos acoustiques, offrant ainsi la stabilité nécessaire à une cartographie sous-marine exploitable et à une prise de décision autonome.
La technologie de perception acoustique continue de progresser rapidement, portée par la miniaturisation de l’électronique, le traitement en périphérie et la collaboration multiplateforme. Les prescripteurs évaluent ces capacités émergentes en fonction des performances sur le terrain, de la stabilité de l’étalonnage et du soutien à l’intégration.
Ces avancées technologiques continuent de transformer les charges utiles acoustiques en moteurs de perception intelligents et multimodaux destinés aux systèmes océaniques sans pilote modernes.
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