Localisation de cible en sonar actif.

Directeur de thèse :     Jérôme MARS

Co-directeur de thèse :     Cornel IOANA

École doctorale : Terre, univers, environnement (TUE)

Spécialité : Océan, Atmosphère, Hydrologie

Structure de rattachement : Autre

Établissement d'origine : INP-PHELMA

Financement(s) : CIFRE

Date d'entrée en thèse : 01/02/2014

Date de soutenance : 20/01/2017

Composition du jury :
Philippe ROUX Directeur de recherche, IsTerre, CNRS, Président
Pascal LARZABAL Professeur, SATIE, ENS Cachan, Rapporteur
Barbara NICOLAS Chargé de recherche, Créatis, INSA Lyon, CNRS, Rapporteur
Dominique FATTACCIOLI Expert acoustique sous-marine, DGA TN, Examinateur
Jérôme MARS Professeur, Gipsa-Lab, Directeur de thèse
Nicolas JOSSO Ingénieur d'études, Thales Underwater Systems, Co-directeur
Cornel IOANA Maître de conférences, Grenoble-INP, Encadrant, Encadrant invité
Laurent DERUAZ Ingénieur d'études, Thales Underwater Systems, Encadrant invité
Julien BONNEL Professeur assistant, Lab-STICC, ENSTA Bretagne, Invité

Résumé : La connaissance de l'environnement marin est nécessaire pour un grand nombre d'applications dans le domaine de l'acoustique sous-marine comme la communication, la localisation et détection sonar et la surveillance des mammifères marins. Il constitue le moyen principal pour éviter les interférences néfastes entre le milieu naturel et les actions industriels et militaires conduites en zones côtières. Ce travail de thèse se place dans un contexte de sonar actif avec des fréquences allant de 1 kHz à 10 kHz pour des distances de propagations allant de 1 km à plusieurs dizaines de kilomètres. Nous nous intéressons particulièrement aux environnements de propagation grands fonds, à l'utilisation des antennes industrielles comme les antennes de flancs, les antennes cylindriques et les antennes linéaires remorquées, et à l'utilisation de signaux large bande afin de travailler avec des résolutions en distance et en vitesse très élevées. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire est dédié à la recherche de nouveaux paramètres discriminants pour la classification de cible sous-marine en sonar actif et notamment à l'estimation de l'immersion instantanée. Cette étude présente : (1) les calculs de nouvelles bornes de Cramer-Rao pour la position d'une cible en distance en et en profondeur, (2) l'estimation conjointe de la distance et de l'immersion d'une cible à partir de la mesure des temps d'arrivées et des angles d'élévations sur une antenne surfacique et (3) l'estimation conjointe de la distance, de l'immersion et du gisement d'une cible à partir de la mesure des temps d'arrivées et des pseudo-gisements sur une antenne linéaire remorquée. Les méthodes développées lors de cette étude ont été validées sur des simulations, des données expérimentales à petite échelle et des données réelles en mer. Mots clés : Bornes de Cramer-Rao, inversion géoacoustique, localisation de cible, sonar actif, estimation de l'immersion, site, pseudo-gisement ,effet Doppler large bande, théorie des rayons, antenne linéaire remorquée, antenne surfacique, cuve, expérience échelle réduite.