Compromis pour l’´etude du syst`eme

Les deux outils pr´esent´es poss`edent leurs avantages, leurs contraintes d’utilisations et

leurs limitations propres. La formulation h´et´erog`ene de [Vir86] permet de d´efinir de fa¸con

simple un objet enfoui dans les s´ediments ou une topographie non plane pour l’interface.

Cet outil s’est donc impos´e pour la simulation des ´echos des cibles, puisque l’autre logiciel

ne nous autorise qu’une g´eom´etrie horizontalement homog`ene. Nous avons soulign´e plus

haut que les simulations par diff´erences finies sont entach´ees d’une dispersion num´erique.

Quelle que soit son importance cette dispersion num´erique peut ˆetre trait´ee au mˆeme

titre que la vraie dispersion physique. Elle n’impose donc pas de limite aux algorithmes

de traitements d’antenne que nous appliquons dans la suite de ce manuscrit, mˆeme si la

dispersion apparente est l´eg`erement diff´erente de celle des ondes r´eelles.

Le logiciel de propagation 3D est plus r´ealiste pour la g´en´eration des ondes. En

ef-fet, il mod´elise correctement l’att´enuation g´eom´etrique des ondes et permet de d´efinir des

couches de mat´eriaux absorbants. Mˆeme si les propri´et´es des s´ediments ne peuvent varier

continˆument dans le mod`ele, une succession de couches mod´elise bien un gradient de

vi-tesse de propagation, pour un temps de calcul toujours inf´erieur aux diff´erences finies. En

cons´equence, lorsque seules les ondes g´en´er´ees par la source sont n´ecessaires, cette m´ethode

de simulation est pr´ef´erable.

59

Deuxi`eme partie

61

Chapitre 4

Pr´esentation g´en´erale du syst`eme

Notre objectif est de g´en´erer des ondes de Scholte pour d´etecter des objets enfouis

dans les s´ediments sous-marins. Comme un syst`eme SONAR actif classique, le syst`eme que

nous proposons comporte une source et une antenne de r´eception. Les ondes ´emises par

la source sont diffract´ees par les objets `a d´etecter et les ´echos sont re¸cus sur l’antenne.

La figure 4.1 repr´esente sch´ematiquement la configuration du syst`eme. La g´eom´etrie de

l’antenne, connue a priori, et les caract´eristiques de propagation, inconnuesa priori, sont

utilis´ees dans un traitement de d´etection-localisation des cibles.

eau

sédiments

objet

source

antenne 4C

Fig. 4.1 – Repr´esentation sch´ematique du syst`eme `a l’interface eau s´ediments. Il est

compos´e d’une source et d’une antenne 4C. Les ondes de Scholte ´emises par la source sont

r´efl´echies par les objets enfouis.

Sur le fond marin, la propagation d’ondes sismo-acoustique, que nous exploitons dans

le syst`eme de d´etection, peut avoir une grande variabilit´e. C’est ce qui fait toute la

diffi-cult´e de la conception d’un syst`eme fiable. Le traitement d’antenne devra ˆetre adapt´e aux

caract´eristiques locales du milieu (la propagation et le bruit), de mani`ere `a ´eviter un biais

r´edhibitoire de localisation et une baisse importante de la probabilit´e de d´etection. Il n’est

donc pas envisageable d’utiliser des connaissancesa priori sur la propagation. Nous

62 4. Pr´esentation g´en´erale du syst`eme

`a ses caract´eristiques. Pour ce faire, nous r´ealisons un traitement des signaux re¸cus par

l’an-tenne en deux ´etapes : l’´etape d’apprentissage et l’´etape de d´etection-localisation.

Dans ce chapitre de pr´esentation, nous commen¸cons par aborder le point central du

syst`eme qui est la strat´egie de traitement des signaux en deux ´etapes. Nous ´etablissons

ensuite la g´eom´etrie du syst`eme. Nous abordons enfin l’aspect mat´eriel du syst`eme en

donnant un aper¸cu des capteurs et des sources qui peuvent ˆetre utilis´es dans un cadre

op´erationnel.

4.1 Strat´egie de traitement des signaux

D´ecrivons les deux ´etapes de traitement des signaux que nous proposons afin de tenir

compte de la variabilit´e du milieu de propagation.

Apprentissage. Cette premi`ere ´etape utilise l’onde incidente pour la caract´erisation

de la propagation des ondes de Scholte : vitesse et dispersion des ondes, att´enuation avec

la distance et polarisation. L’onde incidente sert aussi `a identifier l’ondelette ´emise. Nous

verrons plus loin qu’elle a son importance dans la d´etection-localisation. L’apprentissage

est d´evelopp´e au chapitre 5.

D´etection-localisation. Le second temps du traitement, pr´esent´e au chapitre 6, est la

d´etection-localisation des objets enfouis. Elle est mise en œuvre par un traitement d’antenne

qui r´ealise une formation de voies g´en´eralis´ee multicomposante. Cette ´etape construit une

image du fond marin que nous appellerons indiff´eremment image de d´etection ou image de

focalisation. Le traitement tient compte des caract´eristiques estim´ees du signal mais aussi

de celles du bruit, dont nous avons pr´esent´e la mod´elisation au chapitre 2.

apprentissage

ondes réfléchies

détection

onde incidente

Fig. 4.2 – Les deux ´etapes du traitement : l’apprentissage `a partir de l’onde incidente ´emise

par la source et enregistr´ee par l’antenne, et la d´etection-localisation d’´echos d’objets en

utilisant les propri´et´es estim´ees.