Brevet FR3127803A1 — publié le 20230407

Ensemble pour la récupération d’une pluralité de véhicules autonomes sous-marins et procédé associé L’invention concerne un ensemble (1) pour la récupération de véhicules autonomes sous-marins, AUV, (10) comprenant un système de récupération (11) muni d’un panier (110) et d’un module d’émission (111) de signaux acoustiques, et une pluralité d’AUV (10). Chaque AUV (10) comprend un système de navigation (100) contrôlant sa propulsion, et une antenne (101) acoustique. L’antenne acoustique (101) est configurée pour mesurer un angle de gisement entre un signal acoustique reçu et une direction longitudinale, et un angle de site entre un signal acoustique reçu et un plan horizontal. Chaque AUV, lors d’une phase d’approche, est configuré pour se rapprocher du système de récupération (11) préférablement sur un plan horizontal, et lorsque l’angle de site atteint une valeur seuil, passer de la phase d’approche à une phase de ralliement dans laquelle l’AUV (10) modifie sa trajectoire pour se rapprocher de l’ouverture (1101) du panier (110). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Ensemble pour la récupération d’une pluralité de véhicules autonomes sous-marins et procédé associé La présente invention concerne le domaine des véhicules autonomes sous-marins et des systèmes associés. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse la récupération d’une flotte de véhicules sous-marins dédiés à l’exploration sous-marine. ETAT DE LA TECHNIQUE L’exploration du milieu sous-marin est un enjeu pour de nombreuses applications d’exploration sous-marine telles que la prospection géophysique, la surveillance des aires marines protégées, la cartographie/surveillance des Zones d’Exclusivité Économiques (ZEE), le repérage d’objets en mer, par exemple d’épaves ou de boîtes noires, l’évaluation de l’impact écologique des projets de déploiement de parcs éoliens en mer ou encore la conservation du patrimoine archéologique. Pour cela, il existe des véhicules autonomes sous-marins, aussi désignés robots autonomes sous-marins, communément abrégés AUV (de l’anglais Autonomous Underwater Vehicle ), configurés pour naviguer et acquérir des informations en milieu sous-marin. Les AUV d’aujourd’hui présentent généralement des performances opérationnelles modestes. Ils sont encore assemblés à l’unité par des artisans qualifiés et restent des produits très onéreux. Du fait de leur prix unitaire élevé ils ne peuvent être lâchés qu’en petit nombre dans l’océan pour des missions très ponctuelles dans cet univers vaste où ils ne représentent que des objets ponctuels. Ce petit nombre limite de fait l’exploration de l’immensité que représentent les milieux sous-marins tels que l’océan. Pour repousser cette limite de capacité d’exploration, on peut imaginer déployer une multitude d’AUV sur des aires étendues, par exemple sur plusieurs kilomètres carrés. On comprend qu’avec des AUV très onéreux à plusieurs dizaines voire centaines de milliers d’euros, ce concept est économiquement irréaliste. Pour cela, une nouvelle approche consiste à déployer de petits AUV connectés à un prix unitaire suffisamment abordable pour envisager d’en déployer simultanément des centaines, voire des milliers, pour observer les milieux sous-marins avec un instrument d’une taille enfin adaptée à l’immensité des océans. Le déploiement de plusieurs d’AUV implique leur récupération, d’une part pour leur réutilisation pour plusieurs actes d’exploration et ainsi rentabiliser économiquement les AUV, et d’autre part pour éviter la pollution des milieux sous-marins en y laissant des épaves d’AUV, par exemple en cas de panne. Au vu du nombre important d’AUV à déployer, il existe un besoin pour des solutions de récupération de ces AUV, et plus particulièrement de récupération de plusieurs AUV à la fois. En effet, les solutions de guidage d’un AUV unique pour sa récupération ou les solutions de repêchage d’AUV à l’unité sont incompatibles avec le nombre d’AUV déployés. Le document WO2014173976 A1 présente un système de récupération d’AUV comprenant un panier muni d’un déflecteur. Les AUV sont guidés acoustiquement par un ou deux émetteurs acoustiques associés au panier. Le nez des AUV tape sur le déflecteur, l’AUV détecte l’impact et arrête en conséquence ses moteurs. Suite à l’arrêt des moteurs, la flottabilité négative des AUV fait qu’ils tombent dans le panier. Cette solution s’avère en pratique limitée. Notamment, cette solution ne permet la récupération que des AUV à flottabilité négative, c’est-à-dire plus lourds que l’eau, puisque les AUV tombent par gravité dans le panier. Or, les AUV à flottabilité négative ne représentent qu’une infime partie des AUV en service. Les AUV à flottabilité légèrement positive ou neutre, de densité sensiblement égale ou légèrement inférieure à la densité de l’eau, sont en effet préférés car ils peuvent se mouvoir en immersion avec un faible bilan énergétique et ils présentent l’avantage de remonter à la surface en cas d’incident de navigation tel qu’une panne moteur. Par ailleurs, il s’avère en pratique que de nombreux AUV ne parviennent pas à rentrer dans un panier de récupération conçu selon les instructions du document WO2014173976 A1, notamment du fait que le déflecteur dévie à l’extérieur du panier les AUV ne l’ayant pas heurté par une trajectoire passant par son axe vertical central. Un objectif de la présente invention est donc de proposer une solution améliorée de récupération d’AUV. Notamment, un objectif non limitatif de la présente invention est de proposer une solution de récupération compatible avec des AUV de toute flottabilité. Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RESUME Pour atteindre cet objectif, selon un premier aspect on prévoit un ensemble pour la récupération d’une pluralité de véhicules autonomes sous-marins comprenant : un système de récupération comprenant : un panier configuré pour réceptionner une pluralité de véhicules autonomes sous-marins, un module d’émission de signaux acoustiques, associé au panier, et configuré de façon à émettre, de préférence de façon récurrente, plusieurs signaux se succédant dans le temps, une pluralité de véhicules autonomes sous-marins, chaque véhicule autonome sous-marin comprenant au moins un système de navigation contrôlant sa propulsion, et une antenne acoustique configurée pour recevoir les signaux acoustiques. Avantageusement, l’antenne acoustique comprend : un premier groupe de capteurs acoustiques configuré pour mesurer un angle de gisement entre un signal acoustique reçu et une direction longitudinale, un deuxième groupe de capteurs acoustiques configuré pour mesurer un angle de site entre un signal acoustique reçu et un plan horizontal. En outre, le véhicule autonome sous-marin, de préférence chaque véhicule sous-marin, est configuré de façon à : réceptionner par l’antenne acoustique les signaux acoustiques émis par le module d’émission, lors d’une phase d’approche, mesurer l’angle de site et l’angle de gisement à la réception d’au moins un signal acoustique parmi les signaux acoustiques émis par le module d’émission, de préférence à réception de chacun des signaux acoustiques émis par le module d’émission, et actionner le système de navigation en fonction au moins de l’angle de gisement, de façon à rapprocher le véhicule autonome sous-marin du système de récupération suivant une trajectoire, s’inscrivant préférentiellement dans un plan sensiblement horizontal, lorsque le deuxième groupe de capteurs mesure un angle de site atteignant une valeur seuil, passer de la phase d’approche à une phase de ralliement dans laquelle le système de navigation est configuré de façon à modifier la propulsion du véhicule sous-marin, en particulier sa trajectoire, pour se rapprocher du panier, de préférence pour se rapprocher de l’ouverture du panier. L’antenne acoustique est ainsi configurée pour détecter en trois dimensions la provenance du signal acoustique émis par le système de récupération, avec l’angle de site et l’angle de gisement. Lors de la phase d’approche, l’AUV peut être à une altitude quelconque au-dessus ou en dessous du panier, selon les configurations possibles. En effet si l’AUV ne navigue pas à la même altitude que le module d’émission de signaux acoustiques, une variation de la mesure de l’angle de site permet par exemple de détecter lorsque l’AUV arrive en proximité du système de récupération, et de déclencher le passage en phase de ralliement permettant une navigation active de l’AUV pour se rapprocher du panier, et plus particulièrement de son ouverture. L’approche de l’AUV du panier par une phase de ralliement rend le système compatible avec des AUV de toute flottabilité, puisque l’AUV navigue activement vers le panier au lieu de se laisser tomber dedans. La récupération peut ainsi s’affranchir de la flottabilité de l’AUV. Cette solution se démarque clairement de solutions existantes dans lesquelles l’AUV navigue de façon passive à une altitude donnée, et où un déflecteur ou un moyen de récupération tel qu’un filet, en amont du panier suivant la trajectoire de l’AUV, vient mécaniquement stopper son approche pour entraîner sa chute dans le panier. Dans ces solutions existantes, l’antenne acoustique est généralement configurée pour détecter l’angle de gisement, et ne permet pas une mesure d’angle selon la verticale nécessaire pour mettre en œuvre une manœuvre active de ralliement. Par ailleurs, il s’avère que la solution proposée permet de récupérer les AUV de manière beaucoup plus fiable. Le nombre d’AUV qui ne parviennent pas rentrer dans panier est rendu nul ou très faible avec la solution proposée. En outre, la solution proposée ne nécessite pas la navigation lors de la phase d’approche à une altitude figée, de sorte que l’AUV puisse taper précisément dans le déflecteur ou dans le moyen de récupération du panier. Le panier de récupération est simplifié car il ne nécessite pas ce déflecteur ou ce moyen de récupération tel qu’un filet, en amont du panier suivant la trajectoire de l’AUV. Par conséquent, l’ensemble selon le premier aspect améliore la récupération d’AUV. Un deuxième aspect concerne un procédé de récupération de véhicules autonomes sous-marins comprenant : une émission de plusieurs signaux acoustiques se succédant dans le temps par un système de récupération comprenant un panier configuré pour réceptionner plusieurs véhicules autonomes sous-marins, et un module d’émission du signal acoustique associé au panier, une réception de signaux acoustiques par au moins un véhicule autonome sous-marin parmi une pluralité de véhicules autonomes sous-marins chaque véhicule autonome sous-marin comprenant au moins un système de navigation configuré pour permettre sa propulsion, et une antenne acoustique configurée pour recevoir les signaux acoustiques, le véhicule sous-marin, et de préférence chaque véhicule sous-marin, effectuant les étapes suivantes à réception des signaux acoustiques : une mesure d’un angle de gisement entre le signal acoustique reçu et une direction longitudinale par un premier groupe de capteurs acoustiques de l’antenne, une mesure d’un angle de site entre le signal acoustique reçu et un plan horizontal par un deuxième groupe de capteurs acoustiques de l’antenne lors d’une phase d’approche, un actionnement du système de navigation en fonction de l’angle de gisement mesuré suite à la réception du dernier signal acoustique reçu, de façon à rapprocher le véhicule autonome sous-marin du système de récupération suivant une trajectoire s’inscrivant de préférence dans un plan sensiblement horizontal, lorsque, suite à la réception d’un signal acoustique suivant le dernier signal acoustique reçu dans la phase d’approche, le deuxième groupe de capteurs mesure un angle de site atteignant une valeur seuil, un passage de la phase d’approche à une phase de ralliement comprenant un actionnement du système de navigation de façon à modifier la propulsion du véhicule sous-marin, en particulier sa trajectoire, pour se rapprocher du panier, de préférence pour se rapprocher de l’ouverture du panier. Les effets et avantages décrits relativement à l’ensemble selon le premier aspect s’appliquent au procédé de récupération. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : La représente une vue de l’ensemble de récupération selon un exemple de réalisation. La représente une vue schématique de la phase d’approche, selon un exemple de réalisation. Les figures 3A et 3B représentent les angles respectivement de site et de gisement mesurés par l’AUV. La représente une vue schématique de la fin de la phase d’approche et de la phase de ralliement, selon un exemple de réalisation. La représente une vue schématique de l’antenne, selon un exemple de réalisation. La représente schématiquement la modulation du signal acoustique en fonction de la profondeur d’immersion P1 du panier et plus particulièrement du module d’émission de signaux acoustiques, comprenant, selon un exemple de réalisation, deux signaux, le premier Sa émis au temps TE préférablement à une récurrence fixe connue et le second Sb émis après le premier, séparé par un temps représentatif de la profondeur d’immersion P1 du module d’émission. La représente les étapes du procédé de récupération, selon un exemple de réalisation. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions relatives de l’AUV, du panier et de l’engin mobile, et les distances les séparant ne sont pas représentatives de la réalité. Ensemble (1) pour la récupération d’une pluralité de véhicules autonomes sous-marins (10) comprenant : un système de récupération (11) comprenant : un panier (110) configuré pour réceptionner une pluralité de véhicules autonomes sous-marins (10), un module d’émission (111) de signaux acoustiques, associé au panier (110), et configuré de façon à émettre plusieurs signaux (S) se succédant dans le temps, une pluralité de véhicules autonomes sous-marins (10), chaque véhicule autonome sous-marin (10) comprenant au moins un système de navigation (100) contrôlant sa propulsion, et une antenne (101) acoustique configurée pour recevoir les signaux acoustiques (S), caractérisé en ce que l’antenne acoustique (101) comprend : un premier groupe (1010) de capteurs acoustiques (1010a) configuré pour mesurer un angle de gisement entre un signal acoustique reçu et une direction longitudinale, un deuxième groupe (1011) de capteurs acoustiques (1011a) configuré pour mesurer un angle de site entre un signal acoustique reçu et un plan horizontal, et en ce que le véhicule autonome sous-marin (10) est configuré de façon à : réceptionner par l’antenne (101) les signaux acoustiques émis par le module d’émission (111), lors d’une phase d’approche (21), mesurer l’angle de site et l’angle de gisement à réception des signaux acoustiques émis par le module d’émission (111), de préférence à réception de chacun des signaux acoustiques émis par le module d’émission (111), et actionner le système de navigation (100) en fonction au moins de l’angle de gisement, de façon à rapprocher le véhicule autonome sous-marin (10) du système de récupération (11) suivant une trajectoire s’inscrivant de préférence dans un plan horizontal, lorsque le deuxième groupe (1011) de capteurs mesure un angle de site atteignant une valeur seuil, passer de la phase d’approche (21) à une phase de ralliement (22) dans laquelle le système de navigation (100) est configuré de façon à modifier la propulsion du véhicule sous-marin (10), en particulier sa trajectoire, pour se rapprocher du panier (110). Ensemble (1) selon la revendication précédente, dans lequel le système de récupération (11) et chaque véhicule sous-marin (10) comprennent chacun un instrument de mesure (102, 112) de leur profondeur d’immersion respective P1, P2, et dans lequel le module d’émission (111) est configuré pour moduler le signal acoustique en fonction de P1, et le système de navigation (100) est configuré pour déterminer P1 en fonction du signal acoustique reçu par l’antenne (101). Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de navigation (100) est configuré de façon à déterminer le temps d’émission TE du signal émis par le module d’émission (111) à partir d’une distance D θsite( s ) séparant le module d’émission (111) et le véhicule sous-marin (10) lorsque l’angle de site est égal à la valeur seuil, selon TE = TA-D θsite( s ) /v avec TA le temps de réception du signal par l’antenne (101) et v la vitesse du son dans l’eau ; et déterminer la distance D lors de la phase de ralliement (22) par D = (TA-TE).v Ensemble (1) selon les deux revendications précédentes prises en combinaison, dans lequel le système de navigation (100) est configuré, au moins lorsque l’angle de site atteint la valeur seuil, pour déterminer la distance D séparant le module d’émission (111) et le véhicule sous-marin (10) selon D = (|P2-P1|)/sin(θ site ) avec θ site l’angle de site. Ensemble (1) selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel le système de navigation (100) est configuré, lors de la phase d’approche, pour positionner le véhicule sous-marin (10) à une profondeur d’immersion P2 telle que |P2-P1| est supérieur ou égal à 2 m. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de navigation (100) est configuré de façon à arrêter la propulsion suite à la détection d’un évènement pris parmi : un dépassement du module d’émission (111), les premier et deuxième groupes (1010, 1011) de capteurs (1010a) étant configuré de façon à détecter le dépassement du module d’émission (111) par le véhicule sous-marin (10), une atteinte d’une distance seuil, entre le module d’émission (111) et le véhicule sous-marin (10). Ensemble (1) selon la revendication précédente, dans lequel le système de navigation (100) est configuré de façon à arrêter la propulsion lorsqu’au moins une parmi les conditions suivantes est remplie : le système de navigation (100) étant configuré de façon à déterminer le temps d’émission TE du signal émis par le module d’émission (111) à partir d’une distance D θsite(s) séparant le module d’émission (111) et le véhicule sous-marin (10) lorsque l’angle de site est égal à la valeur seuil, selon TE = TA-D θsite(s) /v avec TA le temps de réception du signal par l’antenne (101) et v la vitesse du son dans l’eau ; et à déterminer la distance D lors de la phase de ralliement (22) par D = (TA-TE), une distance D nulle est franchie par le véhicule sous-marin (10), le système de récupération (11) et chaque véhicule sous-marin (10) comprenant chacun un instrument de mesure (102, 112) de leur profondeur d’immersion respective P1, P2, le module d’émission (111) étant configuré pour moduler le signal acoustique en fonction de P1, et le système de navigation (100) étant configuré pour déterminer P1 en fonction du signal acoustique reçu par l’antenne (101), |P1 – P2| est inférieure ou égal à une valeur seuil, une variation de 90° en valeur absolue d’au moins un parmi l’angle de gisement et l’angle de site est observée. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur seuil de l’angle de site est supérieure ou égale à 20° en valeur absolue. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier groupe (1010) de capteurs (1010a) est disposé dans un premier plan, et le deuxième groupe (1011) de capteurs (1011a) est disposé dans un deuxième plan, le premier plan étant distinct du deuxième plan, de façon à détecter respectivement l’angle de gisement et l’angle de site par un décalage des temps de réception ou déphasage du signal entre les capteurs (1010a, 1011a) au sein d’un groupe (1010, 1011). Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de récupération (11) comprend un dispositif d’arrimage (113) configuré pour placer le système de récupération (11) à une profondeur d’immersion comprise entre 15 et 6000 m. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de récupération (11) comprend un dispositif d’arrimage (113) configuré pour être arrimé à un engin mobile (12), par exemple un bateau ou un hélicoptère. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le panier (110) comprend une ouverture (1101) et, en projection selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan d’extension principale de l’ouverture (1101), ou une direction verticale lors de l’utilisation de l’ensemble (1), le module d’émission (111) est disposé à une distance connue de l’ouverture (1101) au moins lors de l’utilisation de l’ensemble (1), par exemple à une distance comprise entre 0 m et 2 m, de préférence à 1 m de l’ouverture (1101). Procédé (2) de récupération de véhicules autonomes sous-marins (10) comprenant : une émission (20) de plusieurs signaux acoustiques se succédant dans le temps par un système de récupération (11) comprenant un panier (110) configuré pour réceptionner plusieurs véhicules autonomes sous-marins (10), et un module d’émission (11) du signal acoustique (S), associé au panier (110), une réception (210, 220) de signaux acoustiques (S) par au moins un véhicule autonome sous-marin parmi plusieurs véhicules autonomes sous-marins (10), chaque véhicule sous-marin (10) comprenant au moins un système de navigation (100) configuré pour contrôler sa propulsion, et une antenne acoustique (101) configurée pour recevoir les signaux acoustiques (S), le véhicule sous-marin (10) effectuant les étapes suivantes à réception des signaux acoustiques (S) : une mesure (211a, 221a) d’un angle de gisement entre le signal acoustique reçu et une direction longitudinale par un premier groupe (1010) de capteurs acoustiques (1010a) de l’antenne (101), une mesure (221a, 221b) d’un angle de site entre le signal acoustique reçu et un plan horizontal par un deuxième groupe (1011) de capteurs acoustiques (1011a) de l’antenne (101), lors d’une phase d’approche (21), un actionnement (212) du système de navigation (100) en fonction de l’angle de gisement mesuré suite à la réception (210) du dernier signal acoustique reçu, de façon à rapprocher le véhicule autonome sous-marin (10) du système de récupération (11) suivant une trajectoire s’inscrivant de préférence dans un plan horizontal, lorsque, suite à la réception (220) d’un signal acoustique suivant le dernier signal acoustique reçu dans la phase d’approche (21), le deuxième groupe (1011) de capteurs (1011a) mesure un angle de site atteignant une valeur seuil, un passage de la phase d’approche (21) à une phase de ralliement (22) comprenant un actionnement (222) du système de navigation (100) de façon à modifier la propulsion du véhicule sous-marin (10), en particulier sa trajectoire, pour se rapprocher du panier (110). Procédé (2) selon la revendication précédente, dans lequel, suite à la réception (220) du signal acoustique à partir duquel l’angle de site atteint une valeur seuil, un temps d’émission TE dudit signal par le module d’émission est déterminé (224) à partir d’une distance D θsite( s ) séparant le module d’émission (111) et le véhicule sous-marin (10) lorsque l’angle de site est égal à la valeur seuil, selon TE = TA-D θsite( s ) /v avec TA le temps de réception du signal (S) par l’antenne (101) et v la vitesse du son dans l’eau. Procédé (2) selon la revendication précédente, comprenant une détermination (221c), lors de la phase de ralliement, de la distance D, séparant le module d’émission (101) et le véhicule sous-marin (10), selon D = (TA-TE).v.