Mesures des fluctuations océaniques par ondes acoustiques sur des antennes

Titre : Mesures des fluctuations océaniques via les ondes acoustiques

Laboratoire de rattachement : ISTerre

Encadrant : Philippe Roux

mail : philippe.roux ujf-grenoble.fr

Mots clés : ondes acoustiques - fluctuations océaniques - expériences à petite échelle

Contexte et objectifs de la mission de stage :
Un des champs principaux des recherches en acoustique sous-marine concerne les systèmes de détection et de localisation de sources. De nombreuses recherches dans ce domaine ont permis d’aboutir à des systèmes de détection très performants. Cependant, les performances de tous ces systèmes se dégradent face aux fluctuations du milieu (vagues à la surface, hétérogénéité de vitesse dans l’eau).

Une connaissance précise de ces fluctuations aurait donc deux conséquences : dans un premier temps, les baisses de performance pourraient être prédites précisément et dans un deuxième temps, les fluctuations pourraient être prises en compte pour le développement de méthodes de localisation – détection plus robustes face à celles-ci.

Il existe donc une réelle nécessité à mieux connaître les fluctuations du milieu océanique impactant la propagation acoustique et les traitements en détection et localisation.

Pour cela, le cadre de la tomographie acoustique océanique utilisant des antennes (en émission et en réception) constitue un cadre de choix pour étudier les phénomènes fluctuants (surface, variations de vitesse) et leur impact.

Nous nous intéressons depuis plusieurs années à ces questions et avons apporté un certains nombres de réponses. Nous avons montré la faisabilité d’une telle démarche et nous avons d’ores et déjà obtenu des résultats de tomographie acoustique. Des traitements d’antenne réalisés à l’émission et à la réception ont été proposés et les noyaux de sensibilité associés ont été développés. Ces noyaux permettent de faire le lien entre les variations des paramètres du milieu (cad les fluctuations) et les paramètres extraits des signaux acoustiques enregistrés.

La combinaison des traitements d’antenne et des noyaux nous ont permis de réaliser, de manière séparée, et à partir d’antennes acoustiques : A) la détection - localisation de cibles B) l’imagerie des variations de vitesse du son dans le milieu , ainsi que C) l’imagerie dynamique d’une vague à la surface .

Dans le milieu océanique réel, ces fluctuations sont toutes présentes et se combinent. Il faut donc poursuivre nos efforts pour aboutir à une meilleure connaissance du milieu océanique complexe.

L’objectif du stage sera de fournir une description précise des fluctuations du milieu océanique et de leur impact potentiel sur les systèmes de détection - localisation. Cette description sera obtenue à partir des mesures acoustiques enregistrées sur des antennes et des traitements développés dans ce but.
Les développements proposés pourront être testés et validés sur la cuve petites échelles du laboratoire ISTerre. Cette cuve permet en effet de réaliser des expériences contrôlées à petite échelle représentant les phénomènes réellement observés dans l’océan.

Par ailleurs, pour étudier les fluctuations en environnement réel, nous nous appuierons sur des données issues d’un système acoustique réel développé par DGA Techniques navales. Cette antenne sera un atout important pour se confronter aux mesures en environnement réel et valider les méthodes proposées.

Sous réserve d’acceptation du dossier du candidat (à partir de ses résultats académiques), ce stage se poursuivra par une thèse avec un financement de thèse DGA.

Prérequis : Un profil de physicien est recherché. Une bonne maitrise de Matlab est indispensable.