PROTEUS : des drones sous-marins connectés pour des missions d'observation en milieu subaquatique.

Direction : AID / Publié le : 19 octobre 2022

L’émergence de nouveaux véhicules autonomes sous-marins (AUVs) bas coûts rend possible le déploiement simultané de centaines, voire de milliers de drones opérant en « meute coordonnée ». Ils peuvent, par exemple, former une antenne géante de sonar passif Ultra Basse Fréquence (UBF) déployée dans la colonne d’eau dont chaque AUV est un nœud de réception.

Le point clef est de contrôler la géométrie de l’antenne. Cela demande de concevoir de nouveaux moyens de positionnement précis et des principes de coordination de la meute.Le projet PROTEUS, débuté en novembre 2020, est porté par l’entreprise ARKEOCEAN, en partenariat avec l’ENSTA Bretagne et le centre d’expertise et d’essais des Techniques Navales de la Direction Générale de l’Armement.

ARKEOCEAN a reçu le prix de l'innovation lors du salon Euronaval 2022.

Le projet PROTEUS vise à transformer des drones sous-marins existants en objets connectés aptes à conduire des missions d'observation et d'évaluation du milieu subaquatique à grande échelle. Il répond à l’enjeu de diminution drastique des coûts d’acquisition de données massives lors de campagnes de surveillance civiles et militaires. Cela passe par le contrôle efficace des meutes d’AUVs.

Il propose ainsi l’architecture et les briques de base des futurs systèmes d’observation sous-marine 2D ou 3D à large fauchée.

Une des premières applications de PROTEUS est de transformer un ensemble de véhicules autonomes sous-marins (AUV) ordinaires, disposant chacun d’un récepteur acoustique UBF, en une grande antenne synthétique d’écoute discrète, apte à conduire des missions de lutte sous-marine (LSM). Cela se fait en laissant dériver une formation d’AUVs silencieusement dans le courant en gardant une géométrie d’antenne précise. Les moteurs des AUVs sont coupés et ne sont activés que brièvement pour conserver la géométrie de la meute. Le respect de la forme d’antenne initiale est indispensable à la réalisation d’un post-traitement de signal efficace garantissant le gain requis pour détecter et positionner des menaces sous-marines lointaines.

Les premières étapes du projet ont permis d’élaborer des concepts d’emplois militaires (LSM) et civils (prospection géophysique), d’imaginer une architecture système puis de valider la justesse des concepts d’emploi par des modélisations système.

Les résultats obtenus ont été capitalisés pour développer un démonstrateur d’antenne sonar surfacique de 500m de long par 100m de hauteur. Il a été déployé en juin 2022 à la mer lors d’une expérimentation au large de Six-Fours-les-Plages. La photo ci-contre montre les 24 nœuds de réception de l’antenne, ayant chacun leur propre système de positionnement précis.

Les excellents résultats de l’expérimentation prouvent indéniablement la justesse du concept PROTEUS.

La dernière étape, prévue début 2023, mettra en œuvre deux nouveaux types d’AUVs aux capacités très différentes :

Le premier, nommé INCA est le nœud de réception élémentaire de la grande antenne synthétique du sonar passif UBF formé par la meute. Chaque INCA porte un enregistreur du champ acoustique ambiant qui opère en permanence.

INCA travaille en coordination avec le deuxième véhicule appelé MAYA, dont la fonction première est de faire des aller retours entre les INCAs et la surface comme montré ci-joint.

MAYA agit comme une « mule de données » « butinant » les enregistrements acoustiques des INCAs pour les ramener à la surface où ils seront transmis par radio (ou par satellite) à un centre opérationnel lointain.

Pour télécharger les données des INCAs, MAYA vient s’arrimer avec une précision centimétrique sur un INCA sans perturber sa fonction d’enregistrement du champ acoustique ambiant ni modifier sa position dans l’antenne.

Une fois à la surface, les MAYAs transmettent, au centre opérationnel, la position sous l’eau de chaque INCA avec la précision « quasi métrique » requise pour garantir un gain d’antenne satisfaisant. Le centre opérationnel a une vue de la situation tactique de tous les mobiles et peut ainsi corriger la position d’INCAs qui se seraient échappés de leur position idéale au sein de l’antenne en leur envoyant, toujours via les MAYAs un « vecteur de correction ».