Identification d'un système sonar large bande pour la reconnaissance des fonds sous-marins et la détection de cibles à proximité du fond

par Philippe Delachartre

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Didier Vray.


  • Résumé

    En sonar actif, l'écho réverbéré par le fond sous-marin constitue, suivant les applications visées, soit le signal qui contient l'information caractéristique du fond, soit le bruit qui limite alors les performances de la détection des cibles à proximité du fond. Ce travail est motivé par l'intérêt que présente, pour la reconnaissance des fonds et pour la détection d'une cible, l'utilisation d'un sonar large bande (20-140 kHz) à directivité constante dans le cadre d'expériences réalisées en milieu naturel. L'élargissement de la bande de fréquence permet de caractériser les fonds par leur réponse impulsionnelle et d'émettre un signal à grand produit BT pour améliorer les performances en détection. Nous avons pu mettre en œuvre un protocole expérimental d'identification du système sonar permettant d'estimer, par filtrage inverse, la réponse impulsionnelle de cibles. Ce protocole a été validé en utilisant une cible sphérique et a ensuite permis d'estimer la réponse impulsionnelle des fonds. Des paramètre extraits à partir de ces réponses impulsionnelles ont alors permis de reconnaître correctement cinq types de fonds différents. Les caractéristiques des signaux réverbérés par le fond ont été prises en compte pour la détection d'une cible en présence d'un fond identifié. Le détecteur est constitué d'un filtre de blanchiment ARMA et d'un filtre adapté au signal "blanchi" de la cible. Les performances du détecteur évaluées en terme de rapport signal sur bruit montrent que ce détecteur est relativement tolérant à la variabilité des signaux de fond. Les simulations et les résultats expérimentaux indiquent également l'intérêt d'élargir la bande passante pour limiter les fluctuations du rapport signal sur bruit à l'entrée du détecteur et améliorer la résolution à la sortie du filtre adapté.

  • Titre traduit

    = Identification of a wideband sonar system for sea-bottom recognition and the detection of targets lying on the seabed


  • Résumé

    For active sonar systems, the echo backscattered from the seabed is either the signal containing the relevant information of the sea-bottom or the reverberating noise limiting the performances of target detection. This study is concerned with the interest of performing experiments in natural environment using a wideband sonar system (20-140 kHz) with a constant directivity for sea-bottom recognition and target detection purposes. The use of wide frequency range allows to characterize sea-bottom by its impulse response and the transmission of a high time bandwidth product signal improves the detection performances. An experimental procedure has been implemented to identify the system function of the wideband sonar. This identification procedure yields an estimate of the target impulse response by inverse filtering. Validation is made using a reference sphere target and the results are applied to estimate the sea-bottom impulse response. Relevant information is then extracted from the sea-bottom impulse response and leads to a rather well recognition rate of five different types of seabed. The characteristics of the bottom backscattered signals are taken into account for the detection of a target lying on the seabed. The receiver is based on an ARMA prewhitening filter and a matched filter. The receiver performances are evaluated as a function of the signal to noise ratio and show that the receiver is tolerant to the variability of bottom backscattered signals. Finally, the simulations and the experimental results show the interest of widening the frequency band in order to limit the fluctuations of the signal to noise ratio at the receiver input and to improve the resolution at the receiver output.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (173 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p

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  • Bibliothèque : Observatoire de la Côte d'Azur. Laboratoire Géoazur. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1994-DEL01
  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(1998)
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