Conception et réalisation d'un sonar latéral bathymétrique à haute résolution avec voies préformées compensées en attitude - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1995

Conception and implementation of a high resolution bathymetric side scan sonar with attitude compensated preformed beams

Conception et réalisation d'un sonar latéral bathymétrique à haute résolution avec voies préformées compensées en attitude

Résumé

In the frame of a collaboration with IFREMER, we have designed and built the prototype of side-scan sonar system dedicated to the imagery and the bathymetry of the continental shelf. This system bears new capabilities using phased arrays. It allows to compensate in real time for yaw and pitch and it ensures the dynamic focusing of the beams in order to control the resolution. A double receiving array constitutes an interferometer that gives the bathymetric capability. The design and experimental characterization of the arrays elements are first treated. Based on a composite ceramics technology, these transducers provide a wide frequency band around 100 kHz and their beam patterns suit the aimed application. A specific numerical model, developed for the optimal design of the antenna, is presented. It leads finally to 3 arrays in the antenna (1 for transmission, 2 for bathymetric receiving). These arrays produce an echographic beam pattern which intrinsic angular width is 0.25 degrees. The configuration of the preformed beams ensures a constant along-track resolution equal to 1 m up to 300 m in slant range. It allows also to compensate for yaw and pitch in a 6 degrees wide sector. The signal generator and the echoprocessor are described next. The signal processing uses a frequency modulated signal and the pulse compression technique. For the bathymetric inteferometry, an original on-line process is presented. Finally we show the results coming out from two trials at sea. The images reveal the expected high resolution and the efficiency of the attitude compensation. The system reaches a maximum slant-range around 600 m. For this one sided system, the swath width is much larger than 10 times the water depth for imaging, and larger than five times the water depth for bathymetry.
Dans le cadre d’une collaboration avec l’IFREMER, nous avons conçu et développé le prototype d’un sonar latéral destiné à l’imagerie haute résolution et à la bathymétrie du plateau continental. Ce système dispose de fonctionnalités originales qui utilisent des réseaux phasés pour permettre la compensation en temps réel du lacet et du tangage et pour assurer la focalisation dynamique des faisceaux et le contrôle de la résolution. Un double réseau en réception constitue un interféromètre permettant de réaliser la fonction bathymétrique. La conception et la caractérisation expérimentale des transducteurs élémentaires des réseaux sont d’abord traités. Une technologie fondée sur des céramiques composites conduit à des transducteurs disposant d’une large bande passante autour de 100 kHz et de diagrammes de rayonnement qui satisfont à l’application envisagée. Un modèle numérique spécifique pour la détermination optimale de l’antenne est décrit ensuite. Longue de 4 m, celle-ci compte 3 réseaux (1 pour l’émission, 2 pour la réception bathymétrique) et produit un diagramme échographique dont l’ouverture intrinsèque est de 0.25 degrés. Le calcul des voies préformées assure le contrôle des faisceaux pour donner une résolution constante de 1 m jusqu’à une distance oblique de 300 m et pour compenser le lacet et le tangage en temps réel dans un secteur de 6 degrés. On décrit aussi le système électronique, la synthèse du signal modulé en fréquence et le traitement des échos, qui utilise notamment la technique de compression d’impulsion et un traitement en temps réel original pour l’interférométrie bathymétrique. Enfin on expose les résultats issus de deux campagnes en mer. Les images produites mettent en évidence la haute résolution attendue et l’efficacité de la compensation d’attitude. Les portées maximales atteintes sont de l’ordre de 600 m. Avec une seule antenne, la fauchée en imagerie est très supérieure à 10 fois la hauteur d’eau. Pour la bathymétrie, ce rapport est supérieur à 5.
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Dates et versions

tel-01675027 , version 1 (13-09-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01675027 , version 1

Citer

Francois Ollivier. Conception et réalisation d'un sonar latéral bathymétrique à haute résolution avec voies préformées compensées en attitude. Acoustique [physics.class-ph]. Université Pierre et Marie Curie (UPMC Paris 6), 1995. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01675027⟩
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