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MARTINS DE MAGALHAES Pedro Eugenio

Localisation d’une source sonore sous-marine collaborative dans un environnement peu profond

 

Directeur de thèse :     Jérôme MARS

Co-directeur de thèse :     Cornel IOANA

École doctorale : Terre, univers, environnement (tue)

Spécialité : Sciences de la Terre, et de l'Univers et de l'Environnement

Structure de rattachement : Autre

Établissement d'origine : University Fluminense Federal (UFF)

Financement(s) : CIFRE ; Sans financement

 

Date d'entrée en thèse : 01/10/2015

Date de soutenance : 05/11/2018

 

Composition du jury :
M. Sergio JESUS, Président du jury, Professeur, Université de Algarve
M. Pascal LARZABAL,Rapporteur du jury, Professeur, Ecole Normale Supérieure de Cachan
Mme. Barbara NICOLAS, Rapporteur du jury, Professeur, Creatis - Université Lyon
M. Dominique FATTACCIOLI, Membre du jury, Chargé de recherche DGA Systèmes Navals
M. Jérôme MARS, Directeur, Professeur, GIPSA-lab. - Université de Grenoble
M. Xavier CRISTOL, Co-Directeur, Chargé de recherche, Thales Underwater Systems
M. Cornel IOANA, Invité Co- encadrant, Professeur, GIPSA-lab. - Université de Grenoble
M. Bruno CHALINDAR, Invité Co- encadrant, Chargé de recherche, Thales Underwater Systems

 

Résumé : Cette thèse porte sur la localisation de sources acoustiques sous-marines avec application à une expérience en mer. Nous proposons une nouvelle méthode d’appariement basée sur une métrique appelée distance de Hausdorff (HD) en tant que fonction de coût à minimiser, afin d’effectuer l’inversion de localisation. La localisation 2D, en distance et en profondeur, est réalisée en faisant correspondre les schémas de différence de temps d’arrivée (TDOA) en utilisant un seul hydrophone à la réception et en faisant correspondre le TDOA et l’Angle d’arrivée (AOA) lors de l’utilisation d’un tableau des hydrophones à la réception, entre des séquences respectivement mesurées et modélisées. Le TDOA modélisé a été obtenu sur la base du modèle de propagation acoustique Ray-path. Les ensembles de données analysés ici ont été collectés dans un contexte de localisation passive en considérant une cible immobile et dans deux expériences : la cuve acoustique de GIPSA-LAB utilisant des systèmes coopératifs et non coopératifs vérifiés par des simulations du rapport signal sur bruit et sur la campagne ALMA 2015, collectée par la Direction générale de l’armement (DGA) en utilisant un système coopératif qui s’est déroulé dans un environnement en eaux peu profondes de la côte sud de la France. Au cours de l'expérience ALMA, les données acoustiques ont été mesurées sur un réseau linéaire vertical (VLA) de 10 m de haut, composé de 64 hydrophones, ce qui permet non seulement d'adapter le TDOA mais également l'angle d'arrivée (AOA). Plusieurs variantes de la distance de Hausdorff sont appliquées dans deux processus différents: premièrement, séparément dans chaque hydrophone, puis combinées pour améliorer la précision de la localisation (diversité spatiale), et la seconde où les informations des différents hydrophones sont combinées (formation de faisceaux), pour trouver l’emplacement cible. Les résultats des deux processus sont comparés et prouvés pour réduire l’ambiguïté soit la profondeur et la portée, améliorant ainsi la précision finale. Le Cramer Rao Bound montrant la variance minimale effectuée sur la base d'équations déterministes est présenté avec le meilleur résultat de chaque processus. Une performance et une précision très satisfaisantes sont obtenues. Les conclusions et les perspectives de ce travail sont discutées à la fin.


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