Les systèmes de sonar sous-marins utilisent l'énergie acoustique pour détecter des objets, mesurer la profondeur, cartographier les fonds marins et faciliter la navigation lorsque les techniques de détection optiques et radio sont limitées. Pour les ROV, les AUV et les USV, les solutions comprennent des échosondeurs à faisceau unique et multifaisceaux, ainsi que des sonars à balayage latéral, à vision vers l'avant et à ouverture synthétique.
Cette page présente les principaux fabricants de sonars sous-marins et fournisseurs d’échosondeurs, qui interviennent dans les levés hydrographiques, l’inspection offshore, la surveillance environnementale et l’évitement autonome d’obstacles.
Lire le Présentation de la technologie
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 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
Si vous concevez, construisez ou fournissez Sonars sous-marins et échosondeurs, Créez un profil pour mettre en avant vos compétences et entrer en contact avec des visiteurs qui recherchent activement vos solutions.
Les systèmes de sonar sous-marin utilisent des impulsions acoustiques pour détecter des cibles, mesurer la profondeur et cartographier les fonds marins, là où les signaux radio ne peuvent pas se propager efficacement et où la visibilité optique est limitée. Les sonars actifs, à l’instar des échosondeurs, calculent la distance à partir des échos renvoyés, tandis que les systèmes passifs captent les bruits provenant des machines ou de l’environnement. La fréquence du capteur, la puissance d’émission, l’ouverture, les conditions environnementales et le traitement du signal comptent parmi les facteurs clés déterminant la portée utile et la résolution.
Pour les véhicules télécommandés (ROV), les véhicules sous-marins autonomes (AUV) et les navires de surface sans équipage (USV), le sonar fait office de charge utile avancée ainsi que d’aide à la navigation et au positionnement. Les AUV transportent des capteurs à proximité des fonds marins pour une cartographie haute résolution, les ROV restent en suspension pour des inspections détaillées, et les USV peuvent souvent embarquer des transducteurs plus volumineux tout en conservant un accès GNSS en surface. La réussite des opérations nécessite de fusionner le sonar, la navigation du véhicule et les logiciels de contrôle au sein d’un système étroitement synchronisé.
Kraken MP-SAS (sonar à ouverture synthétique) pour UUV portables
Les échosondeurs à faisceau unique mesurent la profondeur de l’eau ou l’altitude directement sous une plate-forme en émettant un seul faisceau acoustique dirigé vers le bas. Leur faible consommation d’énergie, leur taille compacte et leur faible bande passante de données les rendent particulièrement adaptés aux petits véhicules sous-marins non habités (USV) et aux ROV d’inspection. Si les fréquences plus élevées offrent une meilleure résolution sur de courtes distances, les fréquences plus basses se propagent plus loin mais produisent généralement une empreinte acoustique plus étendue.
Les échosondeurs multifaisceaux projettent un large éventail acoustique afin de générer une bande dense et tridimensionnelle de mesures de profondeur du fond marin. Ces données sont essentielles pour générer des nuages de points bathymétriques, des modèles numériques de terrain et des images de rétrodiffusion du fond marin. L’orientation du faisceau et la réfraction, en particulier vers les parties extérieures de la bande, sont sensibles aux variations de la vitesse du son, ce qui nécessite des mesures précises de la vitesse du son, un étalonnage spatial et une synchronisation temporelle avec un système de navigation inertielle.
Le sonar à balayage latéral génère des images en vue en plan haute résolution du fond marin en émettant des faisceaux acoustiques étroits et à grand angle vers bâbord et tribord. Il cartographie la réflectivité acoustique : les objets durs produisent généralement des échos clairs et des ombres acoustiques sombres derrière eux, tandis que les zones à faible réflectivité apparaissent plus sombres. Comme le sonar à balayage latéral classique ne mesure pas en soi la profondeur bathymétrique réelle, il est souvent associé à des capteurs bathymétriques lorsque des informations de profondeur sont requises en plus de mosaïques du fond marin entièrement géoréférencées.
Le sonar à vision frontale fournit une imagerie acoustique en temps réel de la colonne d’eau et des objets situés devant le véhicule ; il sert principalement de capteur d’évitement d’obstacles et de ciblage. Pour les pilotes de ROV naviguant dans des eaux à visibilité nulle, cette technologie détecte les colonnes structurelles, les amarres et les débris avant qu’ils n’entrent dans le champ de vision de la caméra. Pour les AUV, il peut transmettre directement des données de détection en temps réel aux algorithmes autonomes d’évitement d’obstacles.
Le sonar à balayage mécanique fait tourner physiquement un faisceau acoustique étroit selon un arc défini ou un cercle complet afin de construire une image polaire de la zone environnante. Cette architecture offre une résolution angulaire élevée dans un format compact et économique, largement déployé sur les ROV d’observation. La compilation de l’image prenant du temps, ce capteur est particulièrement adapté aux plateformes fixes ou se déplaçant lentement afin de minimiser la distorsion induite par le mouvement.
Souvent appelés « caméras acoustiques », les sonars d’imagerie multifaisceaux forment simultanément plusieurs faisceaux étroits afin de mettre à jour l’ensemble du champ de vision à des fréquences d’images élevées. Fonctionnant à des fréquences allant souvent de plusieurs centaines de kilohertz à plusieurs mégahertz, ils fournissent un retour d’information en temps réel, de type vidéo, pour le pilotage de ROV et les opérations de manipulation dans des eaux très troubles. Des fréquences de fonctionnement plus élevées limitent la portée utile, et la qualité de l’image dépend fortement de l’orientation de la cible, de l’angle d’incidence et des conditions environnementales.
Le sonar à ouverture synthétique combine les échos acoustiques provenant d’emplacements d’émission successifs le long de la trajectoire du véhicule afin de simuler un réseau bien plus vaste que le transducteur physique. Cette technique permet de maintenir une résolution ultra-élevée, pratiquement constante, dans le sens de la trajectoire sur toute la largeur de balayage, indépendamment de la distance. Pour y parvenir, il est nécessaire de disposer d’une estimation du mouvement hautement précise et cohérente en phase, ce qui exige une intégration étroite avec des capteurs inertiels de haute précision et des loggers de vitesse Doppler.
Les profileurs sous-marins utilisent des impulsions acoustiques à basse fréquence pour pénétrer les sédiments du fond marin, révélant ainsi les strates géologiques sous-jacentes et les infrastructures enfouies. Les systèmes « chirp » modernes utilisent des impulsions modulées en fréquence et un traitement par compression d’impulsions afin d’améliorer la pénétration tout en conservant la résolution verticale. Les performances dépendent fortement du type de sédiment, les matériaux grossiers, contenant du gaz ou fortement consolidés limitant souvent la pénétration de manière plus importante que les sédiments mous à grains fins.
Sondeur à écho inversé sous pression à longue autonomie PIES de Sonardyne
L’intégration d’un sonar sur un AUV nécessite de trouver un équilibre entre l’espace restreint, le poids, les contraintes thermiques et les contraintes énergétiques, car les émetteurs de forte puissance ont un impact direct sur l’autonomie de la batterie. Les transducteurs doivent être positionnés de manière stratégique afin de minimiser le bruit de l’hélice, l’effet d’ombre de la coque, le bruit propre et les écoulements turbulents. Pour éviter toute interférence lors de l’utilisation simultanée de plusieurs charges utiles acoustiques, les cycles d’émission peuvent nécessiter une planification coordonnée des impulsions et une synchronisation temporelle précise à l’aide d’horloges disciplinées, de déclencheurs matériels ou d’autres interfaces de synchronisation à faible latence.
Transducteur marin pour eaux profondes d’Airmar
Les ROV constituent d’excellentes plateformes pour les sonars de balayage, de vision vers l’avant et d’imagerie, car ils peuvent rester en suspension, pivoter et inspecter les structures sous-marines sous de multiples angles. La télémétrie à haut débit via le câble de liaison du véhicule permet de traiter les données brutes du sonar en temps réel à la surface. Toutefois, l’intégration doit atténuer le bruit acoustique, les vibrations physiques et l’aération induite par les propulseurs grâce à un placement minutieux des capteurs, à l’isolation des câbles et à un amortissement approprié des vibrations.
Les USV transportent des charges utiles de cartographie haute résolution tout en conservant l’accès au positionnement GNSS en temps réel et à des communications de surface à large bande passante. Afin de garantir la pureté des données acoustiques, le transducteur doit être placé à l’écart de l’aération induite par la coque, généralement sur une quille rétractable ou un mât rigide déployé par-dessus bord. Le système doit également utiliser des capteurs de mouvement de haute précision pour corriger le tangage, le roulis et le soulèvement de la plate-forme.
Le remorquage d’un capteur acoustique rapproche la charge utile du fond marin et réduit son exposition au bruit généré par le navire, mais cela pose des défis complexes en matière de localisation. Les courants et la traînée du câble déplaçant le capteur remorqué, les opérateurs peuvent recourir à un suivi acoustique, tel que l’USBL, associé à des mesures de profondeur, d’altitude, de mouvement et de longueur de câble restée à bord, afin de géoréférencer les données avec précision. Les USV autonomes remorquant des capteurs nécessitent un contrôle actif du treuil et une surveillance de la tension afin de réduire le risque de collision avec le fond marin.
Pour obtenir un géoréférencement de haute fidélité et éliminer les artefacts spatiaux, il est nécessaire d’intégrer la charge utile acoustique à une suite de capteurs de navigation et de positionnement précis.
La fusion de ces capteurs au sein d’un référentiel de coordonnées unifié garantit que chaque écho acoustique est cartographié avec précision tant dans l’espace physique que dans le temps système.
La cartographie hydrographique nécessite des mesures de profondeur denses et de haute précision pour garantir la sécurité de la navigation des navires. Les USV cartographient les eaux peu profondes et les bancs de sable dangereux, tandis que les AUV explorent les couloirs océaniques profonds, en utilisant des échosondeurs multifaisceaux pour couvrir les fonds marins. Ces opérations peuvent être menées conformément à des normes internationales telles que la norme S-44 de l’OHI, édition 6.2.0, publiée en octobre 2024, qui définit les exigences en matière d’incertitude de levé, de détection des éléments et de couverture des fonds marins.
Omniscan 450 SS – Sonar à balayage latéral pour USV de Cerulean Sonar
La surveillance environnementale utilise des images à rétrodiffusion multifaisceaux et à balayage latéral pour cartographier les habitats sous-marins, faciliter la classification des sédiments et suivre leur évolution dans le temps. La répétition des levés par AUV permet aux chercheurs de surveiller les environnements marins dynamiques, notamment en identifiant les glissements de terrain sous-marins, en suivant le transport des sédiments et en évaluant la santé des écosystèmes avec une grande répétabilité spatiale.
Les secteurs de l’énergie offshore et des télécommunications s’appuient sur des capteurs acoustiques pour planifier, installer et inspecter les infrastructures sous-marines critiques. Les systèmes multifaisceaux cartographient les couloirs de pipelines, tandis que les sonars à balayage latéral identifient les infrastructures exposées et les risques d’érosion, et que les profileurs de fond ou les systèmes dédiés au suivi des câbles évaluent la profondeur d’enfouissement de ces derniers. Des ROV sont ensuite déployés pour effectuer des inspections structurelles de près des fondations d’éoliennes ou des gabarits sous-marins.
Les systèmes sans pilote sont équipés de sonars de pointe pour mener des opérations militaires dangereuses sans mettre le personnel en danger. Des sonars à ouverture synthétique et à balayage latéral haute résolution permettent aux AUV de localiser et de classer les mines marines avec une grande précision. Dans le cadre de la lutte anti-sous-marine, des réseaux distribués d’USV et d’AUV peuvent embarquer ou remorquer des réseaux acoustiques passifs afin de détecter et de suivre des cibles submergées sur de vastes zones maritimes.
Dans les environnements à faible visibilité, les opérations de recherche s’appuient largement sur l’imagerie acoustique pour localiser des épaves d’aéronefs, des navires coulés ou des cargaisons perdues. Des balayages à balayage latéral sur de vastes zones sont utilisés pour identifier des cibles potentielles, puis des ROV équipés de sonars d’imagerie à haute fréquence sont déployés pour naviguer dans le champ de débris et assister les équipes de récupération.
L’évolution rapide de la puissance de calcul et de la conception des transducteurs apporte intelligence et efficacité accrues aux levés acoustiques.
Ces avancées font évoluer le rôle du sonar sous-marin : il passe du statut de charge utile de détection autonome à celui de source intégrée de données en temps réel pour la prise de décision autonome dans le cadre des opérations maritimes.
Recherche d'entreprises et de produits
S'abonner à l'eBrief hebdomadaire
Les derniers développements techniques et d'ingénierie directement dans votre boîte aux lettres électronique - rejoignez les milliers d'ingénieurs qui la reçoivent.
