Interception sonar adaptée a un modèle a priori de la propagation

= Sonar interception matched to an a priori propagation model.

• Auteur / Autrice : Philippe Plantevin
• Direction : Manell E. Zakharia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecole supérieure de chimie physique électronique de Lyon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Manell E. Zakharia, Joël͏ Piraux, Jean-Louis Guyader, Daniel Juvé, Jean-Pierre Sessarego
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joël͏ Piraux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sonar

Traitement du signal

Acoustique sous-marine

Résumé

Cette étude présente une méthode de localisation en distance et en immersion d'émetteurs sonar sur un seul hydrophone. Cette méthode est fondée sur la prédiction de la transmission acoustique large bande. Elle se situe dans le cadre de l'interception sonar basse fréquence. La procédure d'estimation comporte deux étapes. Dans une étape préliminaire, on construit un maillage réduit du plan distance-immersion et une batterie de filtres qui lui est associée. La seconde étape consiste à passer le signal reçu dans cette batterie et à décider, à partir des sorties des filtres, dans quelle maille se trouve l'émetteur. L'étude de l'influence des paramètres océanographiques sur la propagation acoustique a conduit à réaliser un modèle numérique de fluctuations de célérité dues aux ondes internes. La propagation est prédite dans le formalisme des équations paraboliques en utilisant la sortie de ce modèle. Ainsi, on a pu étudier finement les variations spatiales de la fonction de transfert du milieu en grand fond, à grande distance, pour des fréquences d'environ un kilohertz. Les résultats de cette étude ont conduit à décomposer le plan distance-immersion en un nombre réduit de mailles élémentaires où la fonction de transfert est« quasi-constante». La procédure de localisation proposée consiste alors à rechercher, dans ce maillage réduit, la position présumée de l'émetteur qui minimise l'erreur quadratique moyenne entre la densité spectrale de puissance du signal reçu et la fonction de transfert. Cette: méthode, apparentée au « matched field » et au « matched signal » est indépendante du niveau et de la phase du signal émis. Les résultats obtenus sur signaux simulés sont encourageants. L'application de la localisation à un cas réel est réalisée à partir de données collectées lors d'un essai en mer. Les résultats obtenus montrent 1 'intérêt de la méthode pour plusieurs configurations émetteur-récepteur et divers signaux émis.

In the framework of low frequency sonar interception, we present a method for the determination of source locations (range and depth) using a single hydrophone. This method is based on the prediction of broad band acoustic transmission. There are two steps in the estimation procedure. In the first one, we build a reduced mesh of the range-depth plane and an associated filter bank. In the second step, the received signal is passed through this filter bank and a decision is made, based on the filter outputs, in which mesh the source is located. The study of the effects of the oceanographic parameters on the acoustic propagation, has led to set up a numerical model of sound velocity fluctuations due to the internal waves. The propagation is computed using parabolic equations. We have carried out a study of the spatial variability of the medium transfer function in deep water, for long distances and in the frequency range of one kilohertz. The results had led to dividing the range-depth plane in a reduced number of elementary meshes in which the transfer function is almost constant. The« localisation» procedure consists in searching the location of the source in the reduced mesh, while minimising the mean quadratic error between the power spectral density of the received signal and the transfer function. This method, connected to the « matched field» and to the « matched signal », is independent of the level and of the phase of the transmitted signal. The simulation results are satisfactory and the method was thus applied on real data issued from deep sea experiments. The results show the relevance of this method for various source-receiver configurations and transmitted waveforms