Les échosondeurs multifaisceaux (MBES) sont des systèmes de cartographie acoustique active qui émettent un éventail de faisceaux étroits afin de générer des mesures de profondeur denses et géoréférencées, ainsi que des modèles 3D des fonds marins. Installés sur des USV, des ROV, des AUV et des UUV, ils sont utilisés pour les levés hydrographiques, la modélisation du relief, l’inspection des conduites et des infrastructures offshore, la détection d’épaves, la cartographie des habitats et l’évitement d’obstacles.
Cette page présente les fabricants de sondeurs multifaisceaux destinés aux USV, AUV et ROV, proposant des configurations comprenant des systèmes bathymétriques, d’inspection haute résolution, à large bande, à vision vers l’avant, à double tête et interférométriques.
Lire le Présentation de la technologie
Solutions avancées d'imagerie et de positionnement sous-marins pour les véhicules marins sans équipage et autonomes
Systèmes de positionnement GNSS, SLAM 3D et cartographie mobile, véhicules terrestres sans pilote
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
Si vous concevez, construisez ou fournissez Sondeurs multifaisceaux, Créez un profil pour mettre en avant vos compétences et entrer en contact avec des visiteurs qui recherchent activement vos solutions.
Les échosondeurs multifaisceaux (MBES) sont des instruments acoustiques actifs qui cartographient les fonds marins en haute résolution. Au lieu d’enregistrer un seul point de profondeur situé directement sous un navire, ces systèmes émettent de l’énergie acoustique sur un large secteur angulaire afin de former un éventail dense de faisceaux de réception étroits. En mesurant le temps de transit acoustique aller-retour et l’angle du faisceau, puis en combinant ces mesures avec les données de positionnement, de cap, de mouvement et de vitesse du son, ils génèrent des nuages de points 3D précis et géoréférencés. Cette technologie de sonar multifaisceaux permet aux navires de surface sans pilote (USV) de cartographier de vastes zones en toute sécurité depuis la surface, tandis que les véhicules télécommandés (ROV) et les véhicules sous-marins autonomes (AUV) acheminent les capteurs à proximité du fond marin afin de réduire la perte de résolution spatiale liée aux longues portées acoustiques en eaux profondes.
Sondeur multifaisceaux MBES Surveyor 240 pour petits USV, développé par Cerulean Sonar
De nombreux systèmes avancés enregistrent également l’intensité de la rétrodiffusion acoustique, qui mesure la puissance du signal renvoyé afin de fournir des informations sur la composition des fonds marins. Des signaux de retour plus puissants indiquent généralement la présence de matériaux plus durs ou plus rugueux, tels que la roche ou le gravier, tandis que des signaux plus faibles peuvent suggérer la présence de sédiments plus meubles. Toutefois, la rétrodiffusion étant très sensible à la fréquence de fonctionnement, aux angles d’incidence, à la rugosité des fonds marins et aux propriétés de la colonne d’eau, une classification précise nécessite d’intégrer ces données de réflectivité à la bathymétrie de base, aux carottes physiques et à la photographie sous-marine haute résolution.
Un système de levé par sondeur multifaisceaux bathymétrique est conçu pour générer des mesures de profondeur hautement précises et géoréférencées, pouvant être traitées pour former des grilles bathymétriques structurées et des modèles numériques de terrain. Pour atteindre une précision de niveau topographique, le sonar doit s’intégrer de manière transparente à des capteurs de haute précision mesurant la position, le cap, le mouvement et la vitesse du son. Lorsqu’il est monté sur des AUV ou des ROV, un transducteur compact et résistant à la pression opère plus près des fonds marins et peut souvent utiliser des fréquences plus élevées pour offrir une résolution spatiale supérieure à celle que les systèmes montés en surface peuvent atteindre en eaux profondes.
Les systèmes de sonars multifaisceaux d’inspection haute résolution fonctionnent à des fréquences acoustiques élevées et à de courtes distances de travail afin de distinguer les détails fins des infrastructures sous-marines ; certains systèmes offrent une résolution de distance de l’ordre du millimètre dans des conditions favorables à courte portée. Généralement déployés sur des ROV de travail équipés de supports à rotation et inclinaison, ces systèmes permettent aux pilotes d’inspecter des conduites, des fondations et des collecteurs sous plusieurs angles. Ils produisent des images acoustiques en temps réel et, selon la configuration du système et la méthode de traitement, des nuages de points 3D denses permettant de détecter des anomalies structurelles sans nécessiter de contact physique.
Les systèmes de cartographie à large bande utilisent des secteurs angulaires étendus et des fréquences d’émission rapides pour couvrir de vastes zones du fond marin en un nombre réduit de passages, optimisant ainsi l’efficacité opérationnelle. Pour les USV, un échosondeur multifaisceaux en eaux peu profondes peut couvrir plusieurs fois la profondeur locale de l’eau, bien que ces performances nécessitent une gestion rigoureuse de la puissance de la charge utile, de la stabilité du véhicule, de la compensation des mouvements et du chevauchement des lignes de levé afin d’éviter toute lacune dans la couverture. Les AUV exploitent également de larges bandes, ce qui nécessite un contrôle précis de l’altitude pour maintenir une densité de sondage uniforme.
Un système de sonar multifaisceaux à vision vers l’avant explore acoustiquement la trajectoire devant un véhicule plutôt que les fonds marins situés directement en dessous, constituant ainsi un outil essentiel pour l’évitement des obstacles et la localisation des cibles. Ces systèmes à haute fréquence génèrent des images acoustiques de type vidéo qui traversent les eaux troubles ou d’une noirceur totale. Bien qu’idéaux pour la navigation, les opérateurs doivent évaluer avec soin l’étalonnage et la géométrie du système avant d’extraire des données dimensionnelles ou de levé fiables à partir de ces images.
Un système de sondeur multifaisceaux à double tête combine deux têtes de transducteur dont les champs de vision se chevauchent ou se complètent afin d’étendre la couverture, de réduire l’ombre acoustique et d’améliorer la mesure des pentes raides ou des structures verticales. Les USV utilisent souvent des têtes doubles inclinées vers l’extérieur pour maximiser la largeur de balayage en eaux peu profondes, tandis que les ROV les déploient pour inspecter simultanément le fond marin et les structures verticales. Cette configuration exige un étalonnage physique précis ainsi qu’une synchronisation temporelle rigoureuse, un déclenchement coordonné ou une séparation des fréquences afin d’éviter toute interférence acoustique.
L’intégration des ROV dépend de la catégorie du véhicule. Les grands ROV de classe « travail » supportent des charges utiles importantes, tandis que les plateformes de classe « observation » nécessitent des sondeurs multifaisceaux compacts afin de gérer la flottabilité et la traînée. Le positionnement du sonar doit éviter les zones d’ombre acoustique causées par les propulseurs, les manipulateurs ou les systèmes de gestion du câble, en utilisant des supports orientés vers le bas pour la cartographie des fonds marins et des supports obliques pour les pipelines et les collecteurs sous-marins.
Grâce à la télémétrie par câble à large bande passante, les opérateurs reçoivent en temps réel les images du sonar multifaisceaux, ce qui leur permet d’ajuster à la volée les paramètres de gain et de portée. La mise à niveau des véhicules existants nécessite une compensation précise de la flottabilité afin de garantir une manœuvrabilité stable lors du lancement, de la récupération et du vol sous-marin.
L’intégration d’un échosondeur multifaisceaux pour les opérations d’AUV nécessite de loger le capteur derrière un carénage hydrodynamique afin de préserver la batterie lors de missions de longue durée. Un suivi de ligne précis et autonome est essentiel pour obtenir des faisceaux acoustiques nets et des données de levé multifaisceaux de haute qualité.
La télémétrie acoustique sous-marine étant limitée en bande passante, les systèmes stockent les données brutes à bord et recourent à un traitement en temps réel en périphérie pour contrôler la densité des relevés. Ce traitement local des données permet de générer une bathymétrie en temps réel afin de piloter des systèmes de navigation assistée par le relief et d’évitement d’obstacles, même sur des micro-AUV équipés uniquement de têtes sonar compactes et de faible puissance.
Sondeur océanographique multifaisceaux MS8200 pour la cartographie en eaux profondes, par Hydro-Tech
L’intégration des USV doit contrer l’entraînement des bulles vers le bas à l’interface air-eau afin d’éviter l’aération du signal. Les intégrateurs déploient des supports de coque en V profond, des quilles rétractables ou des poteaux rigides fixés sur le flanc pour stabiliser le capteur tout en minimisant la traînée hydrodynamique.
Pour compenser l’action des vagues, les USV s’appuient sur un système GNSS/de navigation inertielle (INS) étroitement couplé, doté de bras de levier étalonnés. Alors que les missions côtières transmettent les données en continu, les traversées en haute mer reposent sur un stockage embarqué, ce qui exige un matériel multifaisceaux efficace et à faible consommation pour permettre des levés de longue durée.
Un levé multifaisceaux professionnel est une méthode largement utilisée pour produire des cartes de haute précision des ports, des rivières et des voies de navigation côtières. Le déploiement d’un sonar multifaisceaux pour eaux peu profondes à bord d’un USV autonome permet aux opérateurs d’exécuter en toute sécurité des lignes de levé systématiques et reproductibles, tout en réduisant la nécessité de déployer du personnel et des navires de levé avec équipage dans des zones dangereuses en eaux peu profondes.
En collectant un maillage dense de relevés acoustiques, les géomètres peuvent établir des modèles numériques de terrain à haute résolution qui révèlent la morphologie du fond marin à petite échelle. Ces modèles détaillés mettent en évidence les vagues de sable, les récifs rocheux et les zones d’érosion localisées qui peuvent être difficiles, voire impossibles, à détecter de manière fiable à l’aide de relevés à faisceau unique peu denses.
Les secteurs de l’éolien offshore, du pétrole et du gaz s’appuient sur des équipements de levé multifaisceaux pour planifier les fondations des éoliennes, tracer le tracé des câbles sous-marins et inspecter les conduites. Lors des levés de conduites, le sonar à balayage multifaisceaux cartographie l’alignement de la conduite et aide à identifier les portées libres dangereuses, les zones d’exposition ou l’érosion localisée des fonds marins.
Un sonar à balayage multifaisceaux 3D permet de cartographier des épaves historiques et des sites archéologiques submergés sans contact physique. La réalisation de plusieurs passages sous différents angles réduit les ombres acoustiques, ce qui permet aux chercheurs de reconstituer des structures verticales complexes et de surveiller les sites fragiles afin de détecter toute détérioration physique et tout changement environnemental.
La combinaison de la bathymétrie multifaisceaux et de la rétrodiffusion acoustique calibrée permet aux scientifiques de cartographier les habitats marins et de classer les écosystèmes des fonds marins. De plus, les systèmes équipés pour l’imagerie de la colonne d’eau peuvent capturer les échos de celle-ci afin de suivre les suintements de gaz, les panaches hydrothermaux et les couches de diffusion biologique.
Le paysage de la cartographie acoustique sous-marine évolue rapidement, sous l’impulsion de plusieurs tendances technologiques clés :
Ces avancées technologiques continues font évoluer les capteurs multifaisceaux au-delà des outils de mesure conventionnels, permettant des flux de travail de levé plus adaptatifs, une évaluation des données en temps réel et une plus grande autonomie sur les plateformes sous-marines dûment équipées.
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.