Brevet FR3135959A1 — publié le 20231201

Bouée (1) comprenant un hydrophone (2) et une caméra(3) configurée pour une prise de vue aérienne. Figure pour l’abrégé : Fig 1 Bouée pour la détection, l’identification et la localisation des mammifères marins. L’invention concerne en premier lieu les réseaux de bouées pour la détection et la protection des mammifères marins lors des chantiers de construction, notamment d’éoliennes, au large ou dans les parcs marins. La présente demande concerne le domaine général de la protection des mammifères marins et plus particulièrement la détection de ces mammifères marins par des bouées munies de moyens de reconnaissance adaptés à une utilisation avec de l’intelligence artificielle. Les mammifères marins subissent près des chantiers des pollutions sonores nuisibles à leur communication, à l’utilisation de leur « bio-sonar » pour se diriger, à leur métabolisme ou à leur reproduction. Il est donc utile de disposer de moyens fiables de détection dans une zone autour d’un chantier de la présence de mammifères, notamment comme des dauphins ou des baleines. A cette fin, l’art antérieur à la présente demande, connaît des bouées munies d’hydrophones qui enregistrent passivement les sons ou ultrasons marins dans les fréquences connues pour les émissions des sonars et des vocalises des mammifères marins afin de détecter leur présence. Toutefois, les émissions d’ultrasons par les mammifères marins n’étant pas permanentes, il existe un risque de non détection de ces mammifères par la voie de la réception passive d’ultrasons sous-marins. L’art antérieur connaît ainsi des bouées ou balises munies de caméras sous-marines, aux fins d’améliorer la connaissance des dauphins en associant un comportement à une vocalise. Toutefois, la turbidité de l’eau ou sa transparence étant hautement variable et inférieure à la distance de détection ultrasonore, il n’existe pas de moyen fiable dans l’art antérieur de détecter un dauphin silencieux par une combinaison de réception d’ultrasons et de prises de vues sous-marines. Des techniques de traitement du signal connues de l’art antérieur peuvent néanmoins pallier dans une certaine mesure les déficiences de signaux faibles issus d’hydrophones mais ne peuvent compenser l’absence de signal. La détection de mammifères marins est donc un problème difficile pour l’art antérieur. Dans la présente demande, il est entendu par plateforme notamment : une bouée, un navire, un caisson, une station de calcul à terre ou offshore. Dans le cadre du caisson, il pourra être posé à quai ou à bord d’un navire Dans ce contexte, la présente demande concerne une plateforme comprenant un hydrophone et une caméra configurée pour une prise de vue aérienne. Dans des variantes : - la caméra est une caméra adaptée à une opération diurne. - la caméra est une caméra adaptée à une opération nocturne. - la caméra comprend un dispositif de collecte d’images aériennes, distant de la plateforme et un réseau de communication des images aériennes à la plateforme. - l’hydrophone comprend un dispositif de collecte de signaux sous-marins, distant de la plateforme et un système de transmission des signaux sous-marins à la plateforme. La présente demande concerne aussi un procédé d’obtention d’une plateforme pour la détection des mammifères marins qui comprend les étapes suivantes : - disposer sur une plateforme un hydrophone; - disposer sur la plateforme une caméra configurée pour une prise de vue aérienne La présente demande concerne aussi un procédé pour la détection en temps réel de mammifères marins dans un océan, au moyen d’une plateforme, comprenant un hydrophone et une caméra configurée pour une prise de vue aérienne, qui comprend les étapes suivantes : - collecter des sons sous une surface de l’océan, via l’hydrophone, - collecter, simultanément aux sons, des images aériennes de la surface de l’océan, via la caméra. La présente demande concerne aussi une variante du procédé comprenant l’étape supplémentaire suivante : - mettre en œuvre des techniques d’intelligence artificielle pour fiabiliser la reconnaissance de la présence de mammifères dans la zone de collecte des sons sous-marins et des images aériennes, au moyen d’un calculateur alimenté simultanément en données par les sons sous-marins et les images aériennes collectées. Dans des variantes : - le calculateur est disposé sur la plateforme. - le calculateur est disposé sur un navire en communication avec la plateforme. - le calculateur est disposé dans un centre de calcul, disposé à terre, en communication avec la plateforme. La présente demande concerne aussi une variante du procédé comprenant l’étape supplémentaire suivante : - déclencher un dispositif de répulsion d’un dauphin en dehors de la zone de danger, selon les seuils de tolérance auditifs des mammifères marins, lorsque la présence d’un mammifère marin est reconnue. La présente demande concerne aussi une variante du procédé comprenant l’étape supplémentaire suivante : - déclencher un dispositif d’alerte pour avertir un dauphin d’une zone dangereuse, lorsque la présence d’un mammifère marin est reconnue. La présente demande concerne aussi une variante du procédé comprenant l’étape supplémentaire suivante : - déclencher un dispositif de communication inter-espèce homme-dauphin, lorsque la présence d’un mammifère marin est reconnue. Il est entendu dans toute la demande qu’un calculateur à terre dans un centre de calcul, ou sur une plateforme fixe par rapport au fond d’un océan, peut utiliser des bases de données et moyens supérieur à une bouée flottant à la surface d’un océan et à un système embarqué sur un navire. Le critère de l’invention sera de mise en œuvre aisée, pour une bouée comprenant un hydrophone et une caméra, on placera la bouée dans un bassin contenant suffisamment d’eau pour que la bouée flotte à la surface de l’eau du bassin: si la caméra de la bouée flottant sur l’eau baigne dans l’air, alors on sera en présence de l’invention, si la caméra de la bouée flottant sur l’eau baigne dans l’eau, on sera en présence d’une bouée de l’art antérieur. L’invention sera mieux comprise en lien avec la liste de figures ci-dessous. : La représente une bouée disposée à la surface de l’eau d’un océan et qui comprend un hydrophone disposé sur la bouée et sous la surface de l’eau, autrement dit d’un côté de la bouée selon sa longueur et qui comprend une caméra configurée pour des prises de vues aériennes de la surface de l’eau, disposée sur la bouée et au-dessus de la surface de l’eau, autrement dit de l’autre côté de la bouée selon sa longueur. La bouée comprend aussi des moyens de transmission aptes à envoyer les données collectées vers un bateau ou un centre de calcul, le cas échéant mis en forme par un calculateur à bord de la bouée, notamment utilisant des techniques d’intelligence artificielle. L’invention sera aussi mieux comprise en lien avec les modes de réalisation détaillés ci-dessous, en lien avec la pour les numéros entre parenthèses ou en gras. Dans un premier mode, on équipera une bouée (1) munie d’un hydrophone (2) lié à la partie immergée ou immergeable de la bouée, avec une caméra(3) liée avec la partie émergée ou destinée à émerger de la bouée. La caméra pourra être structurellement disposée sur la bouée, le plus loin possible de l’hydrophone, car en effet, on dispose généralement un hydrophone le plus bas possible sur la bouée et, pour maximiser l’angle de vue de la caméra, il sera alors utile de la positionner le plus haut possible sur la bouée et donc le plus loin possible de l’hydrophone. Cette caméra pourra aussi être positionnée dans des variantes, au bout d’un mât avec une transmission filaire ou une transmission sans fil par technologie notamment « bluetooth » ou « wifi », radio, lora ou satellite. Dans un deuxième mode de réalisation, la caméra pourra être divisée entre un système optique d’imagerie disposé sur un objet volant comme un drone ou un avion et un récepteur situé sur la bouée pour recevoir les images émises par l’objet volant et, le cas échéant, recevoir les résultats des traitements embarqués réalisés dans l’objet volant lui-même. Dans des variantes de ces modes, le système optique de la caméra qu’il soit mécaniquement positionné sur la bouée, relié à la bouée de façon filaire à la manière d’un cerf-volant ou déporté sur un objet volant comme un drone ou un avion, pourra être soit équipé d’un détecteur quantique, utilisant notamment des photodiodes, pour le visible ou l’infra-rouge proche et un fonctionnement diurne, soit équipé d’un détecteur thermique, utilisant notamment des bolomètres, pour l’infra-rouge moyen et un fonctionnement nocturne. Dans tous les modes de l’invention, la caméra sera optimisée pour un fonctionnement dans l’air du point de vue de sa combinaison optique, notamment pour imposer une distance de détection supérieure aux solutions utilisant des prises de vues sous-marines pour lesquelles la distance de détection est de l’ordre d’une dizaine de mètres pour les eaux les plus claires. Dans le cas ou la bouée comprend une ligne de flottaison indiquée sur la bouée, l’hydrophone et la caméra seront situés de part et d’autre de cette ligne de flottaison et dirigés pour collecter des signaux dans des directions parallèles entre elles. Avantageusement, la bouée pourra être munie d’un mât au bout duquel la caméra sera disposée ou répartie en séparant son système optique d’un récepteur d’images situé plus proche de l’eau pour diminuer le poids porté par le mât. Tout moyen permettant l’observation via la caméra le plus haut possible au-dessus de l’eau sera utile, pour notamment diminuer l’effet masquant de la houle et avoir une portée de détection la plus importante possible. Dans le cas ou un drone ou un avion indépendant de la bouée mécaniquement sera utilisé, il suffira de prévoir une communication des informations collectées vers la bouée. Dans tous les modes de l’invention, celle-ci est particulièrement adaptée aux mammifères marins émettant des sons de façon intermittente, car ceux-ci en tant que mammifères sont obligés de remonter périodiquement à la surface pour respirer et ils sont alors détectables par la caméra présente dans tous les modes de l’invention. De plus l’acquisition d’images et l’acquisition de signal ultrasonore étant simultanées, elles constituent un ensemble de signaux cohérents aptes à être traités avantageusement ensemble par des moyens de calculs comprenant un traitement de signal pour la reconnaissance de ces mammifères et d’accumuler ces informations cohérentes pour alimenter un calculateur local à la bouée et de puissance de calcul modérée ou sur un navire en communication avec la bouée et de puissance de calcul moyenne ou dans un centre de calcul à terre et puissance de calcul maximale. Un tel calculateur pourra en accumulant un historique sur ces signaux cohérents entre eux, mettre plus facilement en oeuvre des techniques d’intelligence artificielle fondée sur cet historique de meilleure qualité pour les signaux vis-à-vis du bruit. Il est notamment possible de raffiner la précision de l’acquisition de données de la voie sous-marine ou aérienne pour lever un doute sur l’une ou l’autre des voies d’acquisition et augmenter la fiabilité de l’ensemble. De plus, cette détection étant faite en temps réel et sans influence de la transparence de l’eau ou de sa turbidité, il est possible d’avoir une distance de détection supérieure aux solutions utilisant des prises de vues sous-marines. Avec une section efficace de reconnaissance de l’ordre de grandeur de la longueur du mammifère plutôt que de sa largeur lorsqu’il se dirige vers la bouée et un contraste amélioré correspondant à celui du mammifère à la surface de la mer. Des surfaces de détection de l’ordre du kilomètre (1 km), hors de portée des caméras configurée pour une prise de vue sous-marine. De plus, avec une caméra thermique suffisamment sensible, il sera possible de détecter les souffles des mammifères, plus chauds que leur peau, pour distinguer les mammifères vis-à-vis de poissons, comme les requins. Il est ainsi possible d’utiliser sans sortir de l’enseignement de la présente demande, des moyens de calcul sur la bouée, ou sur un bateau en liaison radio avec la bouée ou sur un bateau ou une installation à terre possédant un centre calcul et des serveurs, à terre ou sur une plateforme de travaux fixe en mer, aussi en communication avec la bouée via un réseau de télécommunications, pour dimensionner au mieux la puissance de calcul et s’adapter à la bande passante disponible pour les télécommunications utilisées pour l’invention. L’invention est susceptible d’application industrielle dans le domaine de la détection des mammifères marins et de la communication homme-dauphin. Il est entendu que l’enseignement de la présente demande, s’étend à un réseau de bouées composé d’un ensemble de bouées du type décrit ci-dessus, notamment utile pour surveiller un chantier de construction situé « offshore » (i.e. au large), notamment d’éoliennes ou encore se situant dans un parc marin. Il est entendu que l’enseignement de la présente demande, s’étend aussi à plusieurs réseaux de bouées du type décrit ci-dessus dans le but de coordonner la protection des animaux marins. Dans la présente demande, on entend par caméra à opération nocturne notamment une caméra thermique. Dans la présente demande, un calculateur alimenté en sons sous-marins et en images aériennes pourra aussi être alimenté en bases de données externes ou en capteurs externes comme la position des navires en temps réel (ex.: AIS), des cartographies d'habitat de mammifères marins, des bouées météo (vagues, température, salinité, vent…) ou des modèles océanographiques. La présente demande s’applique aussi à la détection de navire pénétrant dans la zone surveillée soit avec les hydrophones pour les navires avec les moteurs en marche soit avec la caméra lorsque les moteurs sont stoppés ou pour les navires disposant de moyens de propulsion silencieux (voile, aile de kit, rame, etc.). La présente demande s’applique aussi à des bouées avec des moyens de propulsion pour se positionner au bon endroit selon la nature du chantier et des espèces à détecter, se repositionner quand le navire de travaux change de station de construction (ex. battage d’un pieu d’une nouvelle éolienne), ou bien de suivre un navire de travaux en mouvement comme un navire de prospection sismique pétrolière, ou bien de réaliser de transect de recensement des populations de mammifères marins dans une zone donnée. Cette bouée propulsée peut être téléguidée par un opérateur ou bien totalement autonome. Dans la présente demande, il est entendu par un réseau de communication des images aériennes à la bouée, tout système de transmission d’images brutes, compressées ou des résultats de traitements embarqués comme les détections de présence de mammifères marins. La présente demande s’applique aussi à une bouée comprend un dispositif de collecte de signaux sous-marins, distant de la bouée et un système de transmission des signaux sous-marins à la bouée : autres bouées, drones sous-marins, stations fixes sous-marines, etc. Dans la présente demande, il est entendu par système de communication homme dauphin, tout dispositif permettant de communiquer avec un mammifère marin notamment pour l’alerter ou le repousser d’une zone de danger (notamment des signaux sonores ou lumineux). Dans tous les modes de réalisation décrits dans la présente demande, il est entendu qu’une bouée pourra être remplacée par une plateforme au sens précédemment défini. Il est entendu, comme déjà indiqué, que constituent des équivalents au sens de la présente demande au mot « plateforme », notamment : une bouée, un navire, un caisson (posé à quai ou à bord d’un navire), une station de calcul à terre ou offshore. Il est ainsi expressément entendu, au sens de la présente demande, qu’une plateforme collectant des données comprenant des images aériennes transmises à la plateforme depuis un avion ou d’avions et comprenant des signaux ultrasonores transmis à la plateforme via une bouée ou un réseau de bouées, chaque bouée étant munie d’un hydrophone ou de plusieurs hydrophones est dans l’enseignement de la présente demande. Toute redistribution spatiale des éléments de la collecte de ces deux types de données (à savoir des images optiques et des signaux ultrasonores) à la plateforme, est de même dans l'enseignement de la présente demande. Par exemple, on pourra notamment, disposer un hydrophone ou une caméra sur une plateforme, soit en les disposant physiquement entièrement sur celle-ci, soit en disposant, de façon distribuée, d’une part sous forme d’ un élément sensible et d’un émetteur disposés sur une zone géographique à surveiller, et d’autre part, sous forme d’un récepteur disposé physiquement sur la plateforme et en communication, notamment radio ou filaire avec l’émetteur sur zone. Plateforme (1) caractérisée en ce qu’elle comprend un hydrophone (2) configuré pour collecter des sons sous une surface d’un océan et une caméra (3) configurée pour une prise de vue aérienne et configurée pour collecter, simultanément aux sons, des images aériennes de la surface de l’océan. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la caméra est une caméra adaptée à une opération diurne. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la caméra est une caméra adaptée à une opération nocturne. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la caméra comprend un dispositif de collecte d’images aériennes, distant de la plateforme et un réseau de communication des images aériennes à la plateforme. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l’hydrophone comprend un dispositif de collecte de signaux sous-marins, distant de la plateforme et un système de transmission des signaux sous-marins à la plateforme. Procédé d’obtention d’une plateforme pour la détection des mammifères marins qui comprend les étapes suivantes : - disposer sur une plateforme un hydrophone configuré pour collecter des sons sous une surface d’un océan; - disposer sur la plateforme une caméra configurée pour une prise de vue aérienne et configurée pour collecter, simultanément aux sons, des images aériennes de la surface de l’océan. Procédé pour la détection en temps réel de mammifères marins dans un océan, au moyen d’une plateforme comprenant un hydrophone et une caméra configurée pour une prise de vue aérienne, qui comprend les étapes suivantes : - collecter des sons sous une surface de l’océan, via l’hydrophone, - collecter, simultanément aux sons, des images aériennes de la surface de l’océan, via la caméra. Procédé selon la revendication 7 comprenant l’étape supplémentaire suivante : - mettre en œuvre des techniques d’intelligence artificielle pour fiabiliser la reconnaissance de la présence de mammifères dans la zone de collecte des sons sous-marins et des images aériennes, au moyen d’un calculateur alimenté simultanément en données par les sons sous-marins et les images aériennes collectés par une acquisition d’image et une acquisition de signal ultrasonore simultanées, constituant un ensemble de signaux cohérents aptes à être traités ensemble par le calculateur, le calculateur accumulant en temps réel un historique sur ces signaux cohérents entre eux, pour mettre plus facilement en œuvre les techniques d’intelligence artificielle fondées sur l’historique et augmenter la fiabilité de l’ensemble. Procédé selon la revendication 8 dans lequel le calculateur est disposé sur la plateforme. Procédé selon la revendication 8 dans lequel le calculateur est disposé sur un navire en communication avec la plateforme. Procédé selon la revendication 8 dans lequel le calculateur est disposé dans un centre de calcul, disposé à terre, en communication avec la plateforme. Procédé selon la revendication 8 et comprenant l’étape supplémentaire suivante : déclencher un système de communication homme-dauphin.