Détection, estimation et identification pour la tomographie acoustique océanique : étude théorique et expérimentale

par Didier Mauuary

Thèse de doctorat en Signal Image Parole

Sous la direction de Geneviève Jourdain.

Soutenue en 1994

à Grenoble INPG , en partenariat avec Centre d'études des phénomènes aléatoires et géophysiques (Grenoble ; 1960?-1998) (laboratoire) .

mots clés

• Terre, ocean, espace
• Geophysique externe
• Acoustique sous marine
• Tomographie
• Traitement signal
• Propagation onde
• Impulsion
• Propagation trajet multiple
• Temps retard
• Effet doppler
• Estimation bayes
• Ambiguite
• Algorithme
• Identification active
• Underwater acoustics
• Tomography
• Signal processing
• Wave propagation
• Impulse
• Multipath propagation
• Delay time
• Doppler effect
• Bayes estimation
• Ambiguity
• Algorithm

Résumé

La tomographie acoustique oceanique s'est developpee depuis une quinzaine d'annees en apparaissant comme un moyen jusque-la inexistant d'observer la dynamique des oceans sur des espaces de grandes echelles (100, 1000 km) et sur de longues periodes (1 mois, 1 an). Mais le principe de faisabilite de la methode est encore au cur du probleme surtout pour les zones experimentees par les laboratoires francais et europeens. Les resultats experimentaux ont remis en cause les procedes classiques de traitement du signal. Les instruments et la chaine de pretraitement ont fait l'objet d'une etude complete. Nous mettons en evidence les proprietes de la reponse impulsionnelle instrumentale et l'impact du doppler sur le systeme de mesure des temps de propagation des trajets multiples. Les proprietes spatiales du doppler et la sensibilite des signaux utilises en font une grandeur qui peut etre maintenant exploitee sous la forme d'une antenne a ouverture synthetique. Les methodes avancees de traitement du signal necessaires pour estimer les temps de propagation des trajets multiples et pour les identifier aux trajectoires predites par un modele acoustique sont formalisees avec les outils statistiques de decision. L'estimation bayesienne de temps de retard est analysee en detail et les domaines ou elle ameliore la precision des estimateurs sont donnes. Un nouveau concept, resolvant le probleme de l'identification, est propose. Il utilise d'une maniere fondamentale une information d'origine oceanique et un modele acoustique de trace de rayons. Les algorithmes qui en decoulent permettent d'identifier statistiquement les trajets acoustiques instables ou non resolus. Tous les concepts proposes sont valides sur des donnees experimentales

Titre traduit

Detection, estimation and identification for ocean acoustic tomography. Theoretical and experimental study

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