Les balises acoustiques sous-marines sont des dispositifs de signalisation sous-marins utilisés pour localiser, suivre, identifier, se diriger vers ou récupérer des équipements immergés lorsque les signaux RF et GNSS ne sont pas disponibles. Ces systèmes comprennent des émetteurs acoustiques, des transpondeurs acoustiques, des répondeurs, des repères de navigation, des balises de récupération, ainsi que des unités fixées au fond marin ou amarrées.
Cette page présente les fournisseurs de balises acoustiques sous-marines destinées aux UUV, aux ROV, aux plongeurs, aux navires de surface et aux installations fixes.
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Technologies de navigation, de positionnement et de levé maritimes et sous-marines pour les applications navales et de défense
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Les balises acoustiques sous-marines constituent un moyen pratique de localiser, de suivre, d’identifier ou de récupérer des équipements immergés lorsque les signaux radiofréquences (RF) et GNSS ne se propagent pas à travers l’eau de mer jusqu’aux profondeurs opérationnelles utiles. Les utilisateurs du secteur de la défense emploient ces dispositifs dans le cadre d’opérations maritimes avec ou sans équipage, qu’il s’agisse de localiser des véhicules sous-marins, de marquer des équipements posés sur les fonds marins ou de faciliter les opérations de récupération.
Une balise acoustique peut émettre de manière autonome, répondre à une interrogation ou fonctionner au sein d’un réseau de positionnement plus vaste. Les performances du système dépendent de la fréquence acoustique, du niveau de la source, de la sensibilité du récepteur, de la profondeur de l’eau, des conditions de vitesse du son, de l’absorption, du bruit ambiant et de celui de la plate-forme, de la propagation par trajets multiples, de la géométrie du transducteur, de la puissance disponible et de l’intégration avec les systèmes de navigation ou de commandement.
Balises de positionnement acoustiques d’Applied Acoustics
Un émetteur acoustique émet des impulsions sonores périodiques à une fréquence définie ou selon un motif codé, sans nécessiter de signal d’interrogation. Un émetteur acoustique sous-marin peut constituer une référence relativement simple pour le suivi, le guidage, l’identification ou la récupération. Les émetteurs acoustiques sont utiles lorsque la transmission continue ou programmée est préférable à la télémétrie bidirectionnelle, bien que la portée de fonctionnement et l’autonomie de la batterie dépendent en partie de la puissance d’émission et du cycle de service.
Un transpondeur acoustique reçoit un signal d’interrogation et renvoie une réponse, ce qui permet au système hôte de mesurer le temps de propagation acoustique et d’en déduire la distance. Un transpondeur acoustique sous-marin peut prendre en charge les architectures de positionnement à base ultra-courte (USBL), à base courte (SBL) ou à base longue (LBL), en fonction de la géométrie du système, tandis qu’un transpondeur acoustique sous-marin peut être monté sur un véhicule, une charge utile, un cadre fixé au fond marin ou tout autre équipement sous-marin.
Un répondeur acoustique est déclenché par une commande électrique plutôt que par la réception d’une interrogation acoustique. Il émet alors une réponse acoustique destinée à être détectée par un système de positionnement. Cette approche peut s’avérer utile dans les systèmes intégrés où le moment de la transmission est synchronisé directement avec l’électronique du véhicule ou de la plate-forme et ne dépend pas de la réception d’un signal d’interrogation sous-marin.
Les balises de navigation et de référence fournissent des points connus ou traçables au sein d’une zone d’opération sous-marine. Elles peuvent faire partie d’un réseau de transpondeurs de positionnement acoustique utilisé pour mettre à jour la position d’un véhicule ou limiter la dérive de la navigation inertielle. Les références fixes sont particulièrement utiles lorsque les plateformes nécessitent un positionnement local reproductible autour d’une zone de mission définie ou doivent revenir avec précision à des emplacements précédemment cartographiés.
Les balises de guidage et de récupération aident les opérateurs à localiser à nouveau les équipements immergés à l’issue d’une mission, d’un déploiement ou en cas d’urgence. Une balise peut émettre un signal périodique détecté par un récepteur directionnel ou un émetteur-récepteur acoustique sous-marin, permettant ainsi à un navire, à un plongeur, à un véhicule sous-marin sans pilote (UUV) ou à un véhicule télécommandé (ROV) de se rapprocher de l’équipement lorsque l’identification visuelle n’est pas possible.
Les systèmes installés sur les fonds marins et les systèmes amarrés permettent d’établir des points de référence acoustiques permanents à des emplacements connus ou cartographiés. Ils peuvent fonctionner comme des balises autonomes, des transpondeurs acoustiques ou des transpondeurs à déclenchement acoustique. Un transpondeur à déclenchement acoustique peut combiner des fonctions de commande acoustique ou de télémétrie avec un mécanisme de déclenchement utilisé pour récupérer des instruments ou des charges utiles ancrés depuis le fond marin ou la colonne d’eau.
Les UUV peuvent utiliser des balises acoustiques sous-marines pour obtenir des références de position externes lorsque les signaux GNSS ne sont pas disponibles sous la surface. Les mesures acoustiques peuvent être fusionnées avec un système de navigation inertielle (INS), un log de vitesse Doppler (DVL), ainsi que des données de profondeur et d’assiette, afin de limiter l’erreur de position cumulée lors de missions sous-marines prolongées et de corriger la dérive lorsque des repères acoustiques appropriés sont disponibles.
Les ROV peuvent être équipés d’un transpondeur ou d’un répondeur sous-marin permettant à un navire de soutien de surveiller leur position relative. Le suivi acoustique s’avère particulièrement utile en eaux profondes ou en cas de mauvaise visibilité, où les repères visuels sont limités et où la longueur du câble de liaison ne suffit pas à elle seule à fournir une perception spatiale fiable autour des structures sous-marines, des équipements posés sur les fonds marins ou d’autres dangers liés à l’exploitation.
Les plongeurs et les nageurs militaires peuvent utiliser des repères acoustiques pour s’orienter sous l’eau, se retrouver et regagner un point de rendez-vous. Un récepteur peut indiquer la distance ou la direction par rapport à une balise acoustique, facilitant ainsi la navigation lorsque l’obscurité, les courants, une mauvaise visibilité ou des contraintes opérationnelles rendent la navigation visuelle et les vérifications de position en surface impossibles.
Les missions de lutte contre les mines (MCM) et de neutralisation des engins explosifs (EOD) peuvent utiliser des balises acoustiques pour marquer les zones d’opération, servir de référence aux véhicules sous-marins, localiser à nouveau des cibles ou guider des plates-formes vers des objets identifiés. Des repères locaux cohérents peuvent faciliter la répétition des opérations lorsque des véhicules, des plongeurs et des moyens de surface doivent intervenir à proximité d’un même site sous-marin.
Des repères acoustiques fixes ou déployables peuvent soutenir les réseaux de surveillance en aidant à déterminer la position de capteurs sous-marins, de véhicules ou de nœuds mobiles. Dans des architectures plus intégrées, un émetteur-récepteur acoustique sous-marin peut combiner des fonctions de signalisation et de transmission de données, de sorte que les informations de navigation puissent être coordonnées avec des systèmes de détection, de surveillance ou de commandement.
Les organismes de défense utilisent des balises acoustiques pour localiser des objets d’essai, du matériel d’entraînement, des capteurs, des charges utiles et d’autres équipements immergés. Un émetteur acoustique sous-marin peut fournir un signal de récupération simple, tandis qu’un transpondeur acoustique peut ajouter une capacité de télémétrie lorsque les opérateurs ont besoin d’une estimation plus précise de la position d’un objet plutôt que d’une simple indication de direction.
Les performances d’une balise acoustique dépendent fortement de la manière dont celle-ci et les transducteurs associés sont installés. La planification de l’intégration doit tenir compte des trajets de propagation acoustique, de la directivité des transducteurs, du bruit propre, de l’occultation structurelle, du mouvement du véhicule, de l’alimentation électrique, des interfaces de données et des exigences du système de mission.
L’installation, l’étalonnage, les conditions de vitesse du son, la géométrie des capteurs, les trajets multiples, les interférences et la précision des positions de référence peuvent tous influencer les performances du positionnement acoustique. Les procédures opérationnelles doivent donc tenir compte de l’étalonnage, des conditions environnementales, de la qualité des données des capteurs, de la correction de la vitesse du son et de la gestion des interférences tout au long du déploiement et de l’exploitation.
Les exigences de qualification dépendent de la plate-forme, du programme, de l’environnement d’exploitation et du cahier des charges d’acquisition. Les normes et les recommandations pertinentes peuvent aider à définir la résilience environnementale, la compatibilité électromagnétique (CEM) et l’intégration du système de positionnement, mais les méthodes d’essai et les limites applicables doivent être adaptées à l’équipement prévu et à l’environnement de service.
Ces exigences doivent être appliquées en fonction des spécificités liées à l’acquisition, à la plate-forme, à l’environnement et à l’intégration, plutôt que d’être considérées comme un ensemble de critères de qualification universels valables pour toutes les balises acoustiques sous-marines.
Les développements se concentrent de plus en plus sur la combinaison de matériel acoustique compact avec des fonctions de navigation autonome, de mise en réseau et de contrôle des véhicules, tout en améliorant l’efficacité énergétique et la capacité à coordonner plusieurs ressources sous-marines.
À mesure que l’autonomie s’étend dans le domaine de la défense maritime, les balises acoustiques sous-marines sont de plus en plus intégrées dans des architectures de navigation et de communication plus larges, plutôt que d’être utilisées uniquement comme localisateurs autonomes. Le choix dépend donc non seulement de la portée et de la capacité en profondeur, mais également de l’autonomie, de l’environnement acoustique, de la précision de positionnement, des contraintes d’installation et de l’efficacité avec laquelle une balise acoustique s’intègre à la plateforme, au système de positionnement et au réseau de mission.
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