Brevet FR2964750A1 — publié le 20120316

PROCEDE D'AIDE A LA LOCALISATION D'OBJETS IMMERGES EMETTANT UN SIGNAL ACOUSTIQUE La présente invention concerne un procédé d'aide à la localisation d'un objet immergé émettant un signal acoustique. L'invention trouve tout particulièrement une application dans le domaine de la recherche de boites noires d'aéronefs après un crash en mer ou d'objets tombés accidentellement en mer tels que des containers équipés d'émetteurs acoustiques. Il est connu, notamment par le document WO 01/53850, un dispositif de localisation d'objets immergés comprenant un ou plusieurs équipements de localisation apte(s) à se placer librement dans l'eau et/ou sur l'eau, à mesurer les signaux acoustiques émis par les objets immergés et à transmettre des résultats de recherche vers une station de traitement distante. Les équipements de localisation sont soit des bouées dérivantes, soit des engins sous-marins se déplaçant librement dans l'eau. La station de traitement est une station terrestre ou une station située à bord d'un bateau ou d'un aéronef. Chaque équipement de localisation est muni d'un moyen permettant de déterminer sa position géographique, d'un récepteur acoustique pour détecter les signaux acoustiques des objets immergés, d'une référence d'échelle de temps permettant la datation des instants de détection des signaux acoustiques et d'un moyen d'enregistrement ou de télétransmission pour fournir les instants de détection et la position de l'équipement de localisation à la station de traitement distante. Lorsque l'équipement de localisation est une bouée de surface dérivante et que cette bouée reçoit des signaux acoustiques provenant d'un objet immergé, ladite bouée enregistre sa position et les instants de réception 2 des signaux acoustiques. Ces informations sont ensuite fournies à la station de traitement pour déterminer la position de l'objet immergé. La portée des émetteurs acoustiques des objets immergés, par exemple des boites noires, étant relativement faible, de l'ordre de 1 à 2kms, les chances de capter les signaux acoustiques des objets immergés avec de tels équipements disposés à la surface ou à proximité de la surface de l'eau sont donc réduites. Lorsque l'équipement de localisation est un engin sous-marin, on augmente les chances de capter les signaux acoustiques. En fonctionnement, l'engin sous-marin transmet, après détection de signaux acoustiques, sa position au moment de la détection et les instants de réception des signaux acoustiques via des bouées de surface à la station de traitement. Comme pour le mode de réalisation précédent, ces informations sont ensuite utilisées par la station de traitement pour déterminer la position de l'objet immergé. Le principal inconvénient de ce mode de réalisation est qu'il nécessite des moyens supplémentaires pour déterminer la position de l'engin sous-marin au moment de la détection du signal acoustique. Ces moyens supplémentaires sont constitués d'une pluralité de bouées de surface ou de balises sous- marines qui émettent des signaux à destination de l'engin sous-marin pour que ce dernier puisse calculer sa position. Il en résulte qu'un tel équipement ne peut fonctionner que dans une zone où des balises sous-marines ont été préalablement installées et/ou que si des bouées de surface ont été déployées dans la zone de recherche. Un but de l'invention est de pallier toute ou partie des inconvénients précités. En particulier, l'invention a pour but de proposer un procédé d'aide à la géo-localisation d'objets immergés qui soit rapide et simple à mettre en oeuvre sur une zone de recherche 3 étendue, qui soit peu onéreux et qui soit fiable pour donner au moins une première indication sur la position de l'objet immergé recherché. Il convient en effet, par exemple lors d'un crash d'avion en mer, de pouvoir disposer de moyens de recherche pouvant être déployés facilement et rapidement dans la zone présumée du crash pour localiser rapidement la boite noire de l'avion. La boite noire n'émettant que pendant une période de durée prédéfinie limitée, à savoir pendant environ 1 mois après le crash, une course contre la montre s'engage alors pour déployer le plus rapidement possible les équipements de localisation. A cet effet, la présente invention propose un procédé d'aide à la localisation d'au moins un objet immergé émettant un signal acoustique, tel qu'une boite noire, utilisant des équipements de subsurface aptes à se déplacer librement sous l'eau et sur l'eau et équipés de modules de détection acoustiques. Selon l'invention, le procédé comprend les étapes 20 suivantes: a) mise à l'eau d'au moins un équipement de subsurface muni d'un module de détection acoustique, ledit équipement de subsurface étant apte à se déplacer librement sous l'eau et sur l'eau, 25 b) immersion dudit équipement de subsurface jusqu'à une profondeur prédéterminée; et est caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes: c) suite à la détection, par ledit module de 30 détection acoustique, du signal acoustique émis par l'objet immergé, remontée en surface dudit équipement de subsurface, et d) transmission par ledit équipement de subsurface d'un premier signal vers une station de 35 traitement distante, ledit premier signal comportant la position de l'équipement de subsurface après la remontée 4 en surface et une information représentative de la détection dudit signal acoustique et/ou représentative dudit signal acoustique. Ainsi, selon l'invention, la détection du signal acoustique de l'objet immergé déclenche la remontée en surface de l'équipement de subsurface et, une fois remonté en surface, l'équipement transmet à la station de traitement sa position et une information représentative de la détection du signal acoustique, par exemple un signal d'alarme, et/ou une information représentative du signal acoustique lui-même. La position transmise à la station de traitement étant la position de l'équipement de subsurface une fois remonté en surface, cette position peut être obtenue à partir d'un simple récepteur GPS (pour Global Positioning System en langue anglo-saxonne). Bien que cette position ne soit pas la position de l'équipement de subsurface au moment de la détection du signal acoustique, cette dernière permet toutefois d'obtenir une très bonne indication de la position de l'objet immergé. En effet, l'écart entre la position de l'équipement de subsurface au moment de la détection et sa position une fois remonté à la surface est généralement compris entre 1 et 5 milles nautiques en fonction des courants dans la zone de recherche et la profondeur de l'équipement au moment de la détection du signal acoustique. Cet écart est introduit par la dérive de l'équipement due aux courants marins dans la zone pendant sa remontée en surface. Dès que deux équipements de subsurface détectent le signal acoustique, la taille de la zone potentielle où retrouver l'objet immergé peut encore être réduite. Selon un mode de réalisation particulier, la mise à l'eau de l'équipement de subsurface est réalisée par largage de l'équipement à partir d'un aéronef ou d'un navire. Ce procédé d'aide à la localisation d'objet immergé est donc très simple et très rapide à mettre en oeuvre sur zone. Il n'y a pas d'autres dispositifs à mettre à l'eau. 5 Selon un mode particulier, le procédé comprend en outre une étape de remontée en surface automatique de l'équipement de subsurface à l'issue d'une durée d'immersion maximale prédéfinie et une étape de transmission par ledit équipement de subsurface d'un second signal vers la station de traitement, ledit second signal comportant la position de l'équipement de subsurface après sa remontée en surface et une information représentative de l'absence de détection du signal acoustique émis par l'objet immergé. Ainsi, si l'équipement n'a pas détecté le signal acoustique au bout d'une certaine durée d'immersion, par exemple 12, 24 ou 48 heures, il remonte automatiquement en surface et transmet un second signal comprenant sa position de surface et une information indiquant que le signal acoustique de l'objet immergé n'a pas été détecté. Ce mode de réalisation avec remontée automatique de l'équipement permet de répertorier les zones où l'objet immergé n'est a priori pas présent et de les écarter des zones où des moyens de recherche plus sophistiqués, par exemple des sous-marins, des véhicules pilotés à distance (ROV pour Remotely Operated Vehicle en langue anglaise) ou des véhicules autonomes sous-marins (AUV pour Autonomous Underwater Vehicle en langue anglaise), seront déployés pour localiser plus précisément l'objet immergé. Avantageusement, l'équipement de subsurface ne comporte pas de moyen de propulsion pour ne pas perturber la détection des signaux acoustiques La station de traitement distante est située à terre ou à bord d'un bateau ou d'un avion. Les caractéristiques du signal acoustique de l'objet immergé à localiser et des immersions peuvent 6 être programmées dans les équipements avant leur transport sur zone ou avantageusement pendant leur transport pour que ces derniers soient opérationnels le plus rapidement possible après connaissance de l'accident. Selon un mode de réalisation avantageux, les caractéristiques du signal acoustique de l'objet immergé à localiser sont programmées à distance dans ledit équipement de subsurface, avant l'étape b), éventuellement après l'étape a). Cette programmation à distance est avantageusement opérée depuis la station de traitement distante. On peut ainsi acheminer les équipements de subsurface sur zone avant même de les programmer et les programmer au dernier moment avant leur immersion. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comporte également une étape de programmation, éventuellement après l'étape a) et éventuellement à distance avant l'étape b), de la durée d'immersion maximale et/ou d'une ou plusieurs profondeur(s) d'immersion. Ces paramètres sont éventuellement reprogrammés entre deux phases d'immersion de l'équipement de 25 subsurface. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comporte en outre une étape d'enregistrement du signal acoustique détecté et le signal acoustique enregistré est avantageusement inséré dans le premier 30 signal. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative 35 détaillée qui va suivre, en se référant ci-dessous aux dessins annexés, lesquels représentent: 7 - la figure 1, un organigramme illustrant les étapes du procédé de l'invention; - la figure 2, une vue schématique illustrant un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention; - la figure 3, une vue schématique d'un équipement de subsurface pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, ledit équipement de subsurface étant en condition pour se diriger vers le fond de l'eau; et - la figure 4, une vue schématique d'un équipement de subsurface pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, ledit équipement de subsurface étant en condition pour remonter en surface. Le procédé de l'invention est un procédé d'aide à la géo-localisation d'un objet immergé émettant un signal acoustique, tel qu'une boite noire d'avion. Ce procédé utilise des équipements de subsurface à flottabilité variable équipés de modules de détection acoustiques. En référence à la figure 1, le procédé de l'invention comporte une première étape 10 de mise à l'eau du ou des équipements de subsurface dans une zone qui est la zone présumée où est tombé l'objet à localiser. Cette étape intervient après le transport sur zone des équipements de subsurface. Les équipements sont mis à l'eau à partir d'un navire rendu sur zone ou par largage à partir d'un aéronef survolant la zone. Une fois mis à l'eau, les équipements de subsurface se déplacent librement à la surface de l'eau ou dans l'eau à une profondeur pouvant atteindre plusieurs milliers de mètres avec de préférence une autonomie d'au moins 1 mois. L'endroit où sont largués les équipements est de préférence déterminé en fonction des courants présents 35 dans la zone. 8 Les équipements de subsurface sont ensuite immergés (étape 11) jusqu'à une profondeur P prédéterminée. Pour cette étape, la flottabilité de l'équipement est négative pendant la phase de descente et nulle lorsque l'équipement a atteint la profondeur P. Chaque équipement agit comme un engin sous-marin se déplaçant silencieusement dans l'eau afin de ne pas perturber la détection des signaux acoustiques. Chaque équipement se déplace librement dans l'eau au gré des courants. Bien entendu, la descente sous l'eau de l'équipement n'est pas nécessairement continue mais peut comporter des paliers. Selon une caractéristique importante de l'invention, chaque équipement remonte en surface dès que son module de détection acoustique détecte le signal acoustique émis par l'objet immergé à localiser (étape 13). Une fois remonté à la surface, l'équipement transmet un premier signal vers une station de traitement distante (étape 14). La station de traitement est située à terre ou à bord d'un bateau ou d'un avion. Le premier signal comprend la position de l'équipement une fois remonté à la surface et une information représentative de la détection du signal acoustique et/ou représentative du signal acoustique. La position en surface de l'équipement peut être déterminée à partir d'un simple récepteur GPS. L'information représentative de la détection du signal acoustique est par exemple un signal d'alarme indiquant à la station de traitement que le signal acoustique a été détecté et l'information représentative du signal acoustique est par exemple un enregistrement dudit signal. Dans ce dernier cas, le signal acoustique détecté est enregistré dans l'équipement avant sa remontée en surface. 9 Selon un mode de réalisation amélioré, le procédé comprend en outre une étape 15 de remontée en surface automatique de l'équipement de subsurface lorsqu'une durée d'immersion maximale prédéfinie et paramétrable, par exemple 12, 24 ou 48 heures, a été atteinte et une étape 16 de transmission par ledit équipement de subsurface d'un second signal vers la station de traitement, ledit second signal comprenant la position de l'équipement de subsurface une fois remonté à la surface et une information représentative de l'absence de détection de signal acoustique. Pour déterminer si la durée d'immersion a été atteinte, le procédé comporte une étape 12 de test qui est réalisée en continu après l'immersion de l'équipement. Cette étape de test consiste par exemple à remettre à zéro un compteur au début de l'étape d'immersion et à comparer en permanence la valeur du compteur avec une valeur maximale correspondant à la durée d'immersion maximale. La remontée à la surface de l'équipement est déclenchée lorsque le compteur atteint cette valeur maximale. Cette remontée en surface automatique de l'équipement a pour but d'identifier les zones où l'objet immergé n'est a priori pas présent. Avantageusement, l'équipement remonte également à la surface dès qu'il détecte un niveau de batterie faible. Après transmission du premier ou du second signal vers la station de traitement distante, on recommence l'étape 11 d'immersion si l'opérateur en charge de la localisation de l'objet immergé souhaite poursuivre les investigations (étape de test 17), éventuellement pour obtenir des indications de position plus précises. Avantageusement, les caractéristiques du signal acoustique de l'objet à localiser sont programmées dans les équipements pendant leur transport sur zone. Les 10 équipements peuvent ainsi être embarqués dans un état neutre (non encore programmé) sur le bateau ou dans l'avion les amenant sur zone et être programmés pendant leur transport pour ne pas perdre de temps. Avantageusement, les caractéristiques du signal acoustique de l'objet à localiser sont programmées à distance avant l'étape 11 d'immersion. Cette programmation à distance peut être effectuée après la mise à l'eau (étape 10) des équipements. Elle est avantageusement opérée depuis la station de traitement distante. Avantageusement, le procédé comporte également une étape de programmation, éventuellement après l'étape 10 et éventuellement à distance avant l'étape 11, de la durée d'immersion maximale et/ou de la profondeur d'immersion ou des profondeurs d'immersion si la descente comporte des paliers. La reprogrammation de la profondeur peut être un moyen pour agir sur la direction de déplacement de l'équipement de subsurface. En effet, la direction des courants peut varier en fonction de la profondeur. Ces paramètres sont éventuellement reprogrammés à distance entre deux phases d'immersion de l'équipement de subsurface. Selon un mode de réalisation particulier, quand un signal acoustique est détecté, il est enregistré dans l'équipement et transmis à la station de traitement distante. La figure 2 est une vue schématique illustrant graphiquement les étapes décrites précédemment dans le cas où l'équipement de subsurface remonte à la surface suite à la détection du signal acoustique émis par un objet immergé. Un bateau 20 ou un avion 21 achemine sur une zone de recherche donnée au moins un équipement de subsurface 22 pour rechercher un objet immergé 23 émettant un signal acoustique. Lors d'une phase 11 référencée A, l'équipement 22 est mis à l'eau à partir du bateau 20 ou par largage à partir de l'avion 21. L'équipement entame alors une phase B d'immersion jusqu'à une profondeur prédéterminée. Cette phase peut comporter des phases de descente, telles que les phases B1 ou B3 où l'équipement est à flottabilité négative, et des phases de palier, telles que les phases B2 et B4 où l'équipement est à flottabilité nulle. Dès que l'équipement détecte le signal acoustique émis par l'objet immergé, il entame une phase C de remontée à la surface. Une fois remonté à la surface, il transmet pendant une phase D le premier signal vers une station de traitement distante, qui est soit une station terrestre 24, soit une station installée à bord du bateau 20 ou de l'avion 21. Cette transmission peut être effectuée soit par une liaison directe entre l'équipement et la station de traitement, soit via des moyens intermédiaires tels que par exemple un satellite 25. Comme indiqué précédemment, l'équipement 22 peut être programmé à distance à partir de la station de traitement. Selon la profondeur de l'équipement, la phase de remontée peut durer plusieurs heures et l'écart entre la position de l'équipement au moment de la détection du signal acoustique et sa position une fois remonté en surface peut atteindre 1 à 5 milles nautiques. La transmission de la position de surface de l'équipement permet toutefois d'obtenir une bonne indication sur la position de l'objet immergé. Des moyens plus sophistiqués peuvent ensuite être acheminés dans la zone ainsi repérée pour déterminer la position exacte de l'objet immergé. Pour augmenter les probabilités de localiser l'objet immergé, on largue de préférence une pluralité d'équipements de subsurface selon une grille et/ou une stratégie de déploiement prédéfinie(s). 12 Les figures 3 et 4 illustrent de manière schématique un équipement de subsurface utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Dans la figure 3, l'équipement est en configuration de descente (flottabilité négative, densité de l'équipement supérieure à l'eau de mer) et, dans la figure 4, l'équipement est en configuration de remontée à la surface (flottabilité positive, densité de l'équipement inférieure à l'eau de mer). En référence à ces figures, l'équipement de subsurface comprend une enceinte 30 rigide de forme générale cylindrique fermée à son extrémité supérieure et ouverte à son extrémité inférieure. Cette enceinte constitue une structure porteuse pour différents éléments de l'équipement. Cette enceinte est fermée à sa partie inférieure par une tape 31. L'enceinte 30 comprend une pluralité de compartiments 30A, 30B et 30C étanches à l'eau et disposés entre l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure de l'enceinte. Un hydrophone 32, formant le module de détection acoustique, un capteur de pression 33 pour mesurer la profondeur de l'équipement et une antenne 34 sont montés sur l'extrémité supérieure de l'enceinte, à l'extérieur de celle-ci. L'hydrophone 32, le capteur de pression 33 et l'antenne 34 sont reliés par une liaison filaire à un dispositif électronique 35 placé dans le compartiment 30A. Ce dispositif électronique comprend essentiellement un émetteur/récepteur 35A pour émettre les signaux (premier et second signaux) à destination de la station de traitement et recevoir des signaux permettant de programmer ou reprogrammer l'équipement de subsurface, un récepteur GPS 35B pour déterminer la position géographique de l'équipement lorsqu'il est remonté à la surface et un circuit de commande 35C de l'équipement. 13 L'équipement comprend en outre un système de ballast 36 pour modifier sa masse volumique et ainsi modifier sa flottabilité. Ce système de ballast comprend un premier réservoir 36A de fluide, par exemple d'huile, disposé dans le compartiment 30B en communication fluidique avec un deuxième réservoir 36B, appelé ballast, servant de lest et disposé à l'extérieur de l'enceinte 30 sous la tape 31. Ces deux réservoirs se présentent sous la forme d'une poche sphérique souple. Une pompe 36C est prévue pour faire circuler le fluide du réservoir 36A vers le ballast 36B comme illustré à la figure 3 et diminuer la flottabilité de l'équipement. Une vanne 36D, par exemple une électrovanne, montée en parallèle avec la pompe 36C, est destinée à faire circuler le fluide dans le sens inverse, à savoir du ballast 36B vers le réservoir 36A comme illustré à la figure 4, pour augmenter la flottabilité de l'équipement. La pompe 36C et la vanne 36D sont disposés dans le compartiment 30C de l'enceinte. Ce compartiment renferme également des batteries 38 destinées à alimenter les éléments du dispositif électronique 35 ainsi que la pompe 36C et la vanne 36D. Un carénage 38 est également prévu pour protéger le ballast de l'équipement. Le procédé de l'invention présente notamment les avantages suivants . les équipements de subsurface sont peu onéreux ; il est donc possible de déployer un grand nombre d'équipements sur la zone de recherche qui peut donc être étendue ; - le procédé ne nécessite pas de moyens supplémentaires tels que des bouées de surface ou des balises sous-marines ou même de bateau sur zone ; - un déploiement par avion permet une grande rapidité d'intervention ; 5 10 14 - le procédé permet de couvrir rapidement une grande zone géographique ; - la détection est très sensible car proche du fond et sans bruit de propulsion; - le procédé transmet des informations de détection en temps quasi réel avec une zone de couverture dynamique, le décalage temporel correspondant au temps de remontée de l'équipement et au temps de transmission des informations vers la station de traitement. Le procédé de l'invention peut également être employé pour détecter la présence d'objets vivants émettant un signal acoustique (mammifères marins) dans une zone géographique donnée. Bien que l'invention ait été décrite en liaison 15 avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. 20 REVENDICATIONS1. Procédé d'aide à la localisation d'au moins un objet immergé émettant un signal acoustique, tel qu'une boite noire, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: a) mise à l'eau (10) d'au moins un équipement de subsurface muni d'un module de détection acoustique, ledit équipement de subsurface étant apte à se déplacer librement sous l'eau et sur l'eau, b) immersion (11) dudit équipement de subsurface jusqu'à une profondeur prédéterminée; caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes: c) suite à la détection, par ledit module de détection acoustique, du signal acoustique émis par l'objet immergé, remontée en surface (13) dudit équipement de subsurface et d) transmission (14) par ledit équipement de subsurface d'un premier signal vers une station de traitement distante, ledit premier signal comportant la position du équipement de subsurface après la remontée en surface et une information représentative de la détection dudit signal acoustique et/ou représentative dudit signal acoustique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape (15) de remontée en surface automatique de l'équipement de subsurface à l'issue d'une durée d'immersion maximale prédéfinie et une étape (16) de transmission par ledit équipement de subsurface d'un second signal vers la station de traitement, ledit second signal comportant la position de 35 l'équipement de subsurface après sa remontée en surface 16 et une information représentative de l'absence de détection du signal acoustique émis par l'objet immergé. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mise à l'eau de l'équipement de subsurface est réalisée par largage dudit équipement de subsurface à partir d'un aéronef ou d'un navire. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, avant l'étape b), une étape de programmation à distance de caractéristiques du signal acoustique émis par l'objet immergé dans ledit équipement de subsurface. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la programmation dudit signal acoustique est opérée depuis la station de traitement distante. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de programmation, éventuellement après l'étape a) et éventuellement à distance avant l'étape b), d'une durée d'immersion maximale et/ou de la profondeur d'immersion de l'équipement de subsurface. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'enregistrement du signal acoustique détecté. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier signal comporte en outre le signal acoustique enregistré.35