Ecole Navale

La thèse de Sandrine Rakotonarivo (sous un contrat CIFRE avec IXSEA et ENSIETA, et co-encadrement Ecole navale) se déroulera le mardi 10 février 2009 à 14 h à l’ENSIETA en amphi 3.

Titre : Caractérisation quantitative des fonds marins à l’aide des sondeurs de sédiment (1 kHz - 10 kHz) : modélisation pour l’inversion sur données réelles.

Contexte :

• Thèse CIFRE : Laboratoire E3I2 de l’ENSIETA, Brest et Entreprise IXSEA, La Ciotat
• Partenaire : Laboratoire de mécanique et d’acoustique (LMA), Marseille (Jean-Pierre SESSAREGO)
• Début de contrat : 24/10/2005
• Fin de contrat : 23/10/2008
• Directeur de thèse : Ali KHENCHAF
• Co-encadrants laboratoire : Michel LEGRIS, Rozenn DESMARE
• Tuteurs entreprise : Robert GIRAULT, Frédéric JEAN

Résumé :

Ce travail de thèse propose d’analyser les signaux issus des sondeurs de sédiment et renvoyés par le sol marin en vue de caractériser quantitativement les sédiments marins aux moyennes fréquences (entre 1 kHz et 10 kHz) et en incidence normale.

L’étude se décline donc en deux volets : l’analyse du problème direct puis l’inversion.

La première partie du travail est focalisée sur la détermination d’un modèle direct de rétrodiffusion en considérant : la configuration de mesure (monostatique, incidence normale, antennes d’émission/réception très ouvertes), les caractéristiques des signaux (chirps linéaires travaillant entre 1 kHz et 10 kHz), les propriétés du fond (stratification, atténuation, rugosité, couches aléatoires et inhomogènes), et en prenant en compte la problématique inverse.

Après avoir montré la prédominance des retours d’énergie cohérente sur la diffusion, cette analyse mène sur la formulation d’un modèle multicouche modifié pour l’approche directe afin d’offrir le meilleur compromis entre les possibilités d’inversion et les paramètres pris en compte (coefficient de réflexion pour la stratification, coefficient d’atténuation, écart-type des hauteurs de rugosité et épaisseur de couche inhomogène). La précision du modèle multicouche modifé est calculée puis il est validé expérimentalement grâce à des mesures en laboratoire sur des plaques multicouches absorbantes, puis avec des données in situ acquises avec le sondeur Echoes 3 500 de la société IXSEA pour un fond stratifié comportant des gradients continus d’impédance.

Enfin, l’inversion du modèle est effectuée de manière itérative sur chaque pic de réflexion : les paramètres dépendant de la fréquence (atténuation, rugosité, gradient d’impédance) sont d’abord évalués par filtrage adapté en minimisant l’erreur absolue afin de rendre le problème direct linéaire ; puis le coefficient de réflexion est évalué au sens du maximum de vraisemblance équivalent au critère de moindres carrés.

Finalement, la procédure d’inversion est testée sur deux exemples synthétiques afin d’apprécier dans quelle mesure l’opération inverse est performante.

Mots-clé : Caractérisation acoustique, problème direct, modèle de rétrodiffusion, sondeur de sédiment, sédiments marins, modèle multicouche, inversion