Le Bureau des Études Doctorales a le plaisir de vous informer que
Monsieur Antoine LEBON
Doctorant au laboratoire IM2NP rattaché à l’École Doctorale 548 « Mer & Sciences » (France)
soutiendra sa thèse en vue de l’obtention du Grade de Docteur
sous la direction de
M. Claude JAUFFRET, Professeur des Universités, Université de Toulon (France), Directeur de thèse
&
Mme Annie-Claude PEREZ; Maître de Conférences-HDR, Université de Toulon (France), Co-drectrice de thèse
Discipline : Automatique, Signal, Productique, Robotique
Spécialité : Traitement du signal
sur le thème
Trajectographie passive en champ proche par antenne linéaire remorquée et trois antennes de flanc d’un sous-marin, avec prise en compte de la propagation
Vendredi 08 juillet 2022 à 09h30
A l’Université de Toulon – Campus La Garde – Bâtiment K – Amphi K.020
devant un jury composé de
M. Guillaume GINOLHAC, Professeur des Universités, Université Savoie Mont Blanc, Rapporteur
M. Alain KIBANGOU, Maitre de Conférences-HDR, Université Grenoble Alpes, Rapporteur
M. Cédric RICHARD, Professeur des Universités, Université Côte d’Azur, Examinateur
M. Dann LANEUVILLE, Ingénieur expert, Naval Group, Examinateur
Mme Annie-Claude PEREZ, Maitre de Conférences-HDR, Université de Toulon, Codirectrice de thèse
M. Claude JAUFFRET, Professeur des Universités, Université de Toulon, Directeur de thèse
Résumé :
Un sous-marin dispose d’une antenne linéaire remorquée et éventuellement d’antennes montées sur ses flancs pour détecter et localiser les sources d’intérêt. Pour les sources en mouvement, il dispose d’une fonction trajectographie en aval de son système sonar. L’antenne linéaire remorquée délivre des mesures de cosinus de pseudo-gisements fournies par le traitement d’antenne. Pour les antennes de flanc, les mesures sont des différences de temps d’arrivée et éventuellement le cosinus d’élévation de l’onde incidente. Lorsque les sources sont en mouvement rectiligne uniforme (MRU), les méthodes conventionnelles de trajectographie passive par mesures d’angle les supposent évoluant en champ lointain. Dans cette thèse, nous proposons des solutions au problème de la trajectographie passive d’une source se déplaçant en MRU en champ proche. Contrairement au champ lointain, la propagation de l’onde acoustique ne peut plus être cantonnée au trajet direct seul. L’observabilité de la trajectoire de la source est étudiée pour chaque type d’antenne (donc de mesure). Nous évaluons ensuite les performances de l’estimateur du maximum de vraisemblance que nous avons proposé. Nous montrons que la profondeur de la source est faiblement estimable dans la plupart des cas et qu’une hypothèse sur celle-ci est suffisante pour obtenir des résultats opérationnellement viables.
Mot clés : Sonar, Trajectographie, Observabilité, Estimation, Borne de Cramér-Rao, Détection, Propagation.
Multipath target motion analysis in the near-field from a towed array and three flank arrays mounted on a submarine
A submarine detects and localizes sources of interest using a towed array, and possibly arrays mounted on its flanks. For moving sources, a tracking function downstream of its sonar system is available. The towed array, by the use of a suitable spatial filtering method, detects the cosine of the conical angle. For the flank arrays, the measurements are the time differences of arrival and possibly, the cosine of the elevation angle of the incident ray. When the sources are in constant velocity (CV) motion, the conventional methods of passive target motion analysis (TMA) with angle measurements assume them in the far-field. In this thesis, we propose solutions to the problem of passive TMA of a source moving in CV motion in the near-field. Unlike the far-field, the propagation of the acoustic waves can no longer be restricted to the direct path. Observability of the source trajectory is studied for each type of array (therefore measurement). We them evaluate the performance of the maximum likelihood estimator that we have proposed. We show that the depth of the source is weakly estimable in most cases and that an assumption on it is necessary to obtain operationally viable results.
Keywords : Sonar, Target Motion analysis, Observability, Estimation, Cramer-Rao bound, Detection, Propagation.
