FR3090129A1

FR3090129A1 - Station autonome de surveillance et d’analyse d’un environnement maritime

Info

Publication number: FR3090129A1
Application number: FR1913369A
Authority: FR
Inventors: Eric Blin
Original assignee: Suez Groupe SAS
Current assignee: Suez International SAS
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2039-11-28
Also published as: FR3090129B1; FR3090178A1; WO2020128274A1

Abstract

L’invention concerne une station de surveillance et d’analyse maritime (100) comprenant une base flottante et une batterie d’accumulateurs électriques (110) ; caractérisé en ce que la station de surveillance et d’analyse maritime (100) comprend : - un organe d’acquisition acoustique (140) d’un milieu sous-marin ; et - un dispositif d’analyse acoustique (130) pour analyser le signal acoustique provenant de l’organe d’acquisition acoustique (140) comportant des moyens de calcul (131) pour détecter par analyse fréquentielle dudit signal acoustique au moins un signal impulsionnel émis par un organisme vivant et/ou un signal transitoire émis par un organisme vivant ou provenant d’un bateau. (Figure 1)

Description

Titre de l'invention : Station autonome de surveillance et d’analyse d’un environnement maritime

[0001] La présente invention se rapporte à une station autonome de surveillance et d’analyse d’un environnement maritime.

[0002] En particulier, dans les zones maritimes soumises à une activité humaine importante, telle que les zones littorales, d’aménagement côtier, les zones d’installations éoliennes ou encore les zones de rejet d’eau usées, une surveillance du milieu maritime est nécessaire pour analyser l’impact de ces activités sur l’environnement marin.

[0003] A cet effet, la surveillance de la qualité de l’eau est généralement réalisée par observation directe et par l’analyse d’échantillons d’eau prélevés. Or, ces solutions d’analyse, qui sont généralement réalisées en laboratoire après prélèvement de l’eau, présentent des coûts relativement importants et imposent un temps minimal d’analyse qui ne permet pas de détecter suffisamment rapidement des événements néfastes tels qu’une pollution de l’eau, une modification de la turbidité de l’eau ou encore une augmentation de fréquences sonores perturbatrices du milieu sous-marin.

[0004] Des bouées autonomes, telles que les bouées Argos, permettent d’effectuer des mesures autonomes et sont destinées à transmettre des données environnementales relatives au milieu marin dans lequel elles sont installées. Toutefois ce type de balise est généralement coûteux, volumineux, et n’est pas adapté à la surveillance de la qualité de l’eau dans un milieu littoral ou proche-côtier.

[0005] Aussi, il existe le besoin d’une station de surveillance et d’analyse maritime autonome, adaptée pour mesurer l’environnement marin dans une zone à forte activité humaine, tel qu’un milieu proche-côtier, littoral, une zone éolienne ou encore une zone de rejet d’eau usées.

[0006] A cet effet on propose une station de surveillance et d’analyse maritime comprenant une base flottante et une batterie d’accumulateurs électriques ; caractérisé en ce que la station de surveillance et d’analyse maritime comprend :

[0007] - un organe d’acquisition acoustique d’un milieu sous-marin ;

[0008] - un dispositif d’analyse acoustique pour analyser le signal acoustique provenant de l’organe d’acquisition acoustique comportant des moyens de calcul pour détecter par analyse fréquentielle dudit signal acoustique au moins un signal impulsionnel émis par un organisme vivant et/ou un signal transitoire émis par un organisme vivant ou provenant d’un bateau.

[0009] Ainsi on peut obtenir une station de surveillance et d’analyse apte à détecter différents signaux émis par des organismes vivants et par des bateaux, notamment des passages de bateaux, par analyse acoustique du milieu sous-marin ; ceci permettant notamment de détecter d’éventuels problèmes quant à la qualité du milieu sous-marin et des pressions sonores pouvant influer sur sa faune.

[0010] Une telle station permet de surveiller le milieu sous-marin, et plus particulièrement le milieu sous-marin proche-côtier ou de faible profondeur, de manière relativement simple, en mettant en œuvre la détection de signaux pertinents représentatifs de la faune sous-marine par la seule étude acoustique du milieu étudié.

[0011] Avantageusement et de manière non limitative, les moyens de calcul du dispositif d’analyse acoustique sont adaptés pour déterminer, lorsqu’une pluralité de signaux impulsionnels est détectée, si au moins une partie de ladite pluralité de signaux impulsionnels forme une séquence rythmée ou non-rythmée. Ainsi, on peut discriminer les différents types de signaux impulsionnels d’un milieu sous-marin, par exemple discriminer les signaux impulsionnels émis par le benthos, non rythmés, de ceux émis par les odontocètes, rythmés.

[0012] Avantageusement et de manière non limitative, lesdits moyens de calcul sont adaptés pour réaliser la détection par analyse fréquentielle dans une pluralité de bandes de fréquences prédéterminées comprenant au moins l’une des bandes fréquences parmi une première bande fréquence [200 Hz - 400Hz] adaptée pour la détection de signaux transitoires correspondant à une première catégorie de poissons, par exemple des ophidions et corbs, une deuxième bande fréquence [600 Hz - 1200 Hz] adaptée pour la détection de signaux transitoires correspondant à une deuxième catégorie de poissons, par exemple des poissons des herbiers, et une troisième bande fréquence [lOOhz - 4000 Hz] pour la détection de signaux transitoires correspondant aux passages de bateaux. Ces bandes de fréquences permettent de cibler de manière relativement précise les fréquences adaptées pour détecter des signaux permettant d’évaluer l’évolution du milieu sous-marin, en particulier dans un milieu de faible profondeur ou proche-côtier.

[0013] Notamment la détection combinée de signaux transitoires dans ces trois bandes de fréquences et la détection de signaux impulsionnels rythmés et non rythmés permet d’obtenir une analyse relativement précise du milieu sous-marin écouté. En particulier un affaiblissement de l’émission de signaux impulsionnels non rythmés, correspondant notamment à des clicks émis par le benthos, permet de déterminer une modification du milieu sédimentaire ou proche du fond, tel qu’une pollution du milieu, une modification des courants de fond, une modification de l’acidité, ou encore un changement de température du milieu. Un affaiblissement de l’émission de signaux impulsionnels rythmés, pouvant correspondre à des clicks d’odontocètes, peut aussi être significatif d’une modification de la turbidité de l’eau, des courants sous-marins, d’une pollution ou encore d’une perturbation sonore du milieu par exemple par des vibrations. La di minution de la détection de signaux transitoires dans la première et/ou deuxième bande fréquence permet en outre de détecter une évolution de la qualité de l’eau dans les zones de fond. De plus la détection du passage des bateaux, par détection de signaux transitoires dans la troisième bande fréquence, permet de corréler les autres données avec une éventuelle modification de l’occupation de l’espace maritime. Ces données acquises permettent ainsi de détecter, notamment dans le domaine proche côtier, l’impact de l’environnement direct, tel que des travaux en cours, des installations éoliennes, des zones de rejet d’eau, sur le milieu sous-marin, de manière rapide et relativement simple.

[0014] Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend un organe de calcul principal adapté pour calculer des données d’analyse à partir dudit au moins un signal impulsionnel et/ou signal transitoire détecté par lesdits moyens de calcul dudit dispositif d’analyse acoustique.

[0015] L’organe de calcul principal est, selon le mode de réalisation principal distinct des moyens de calcul du dispositif d’analyse acoustique. Toutefois selon des modes de réalisation alternatifs, l’organe de calcul principal peut comprendre les moyens de calcul du dispositif d’analyse acoustique.

[0016] Ainsi, on peut obtenir localement des données d’analyse, calculées notamment en fonction des données acoustiques détectées par le dispositif d’analyse acoustique, et aussi par recoupement avec d’autres signaux provenant de modifications générales concernant la qualité de l’eau : pollution, changement de la turbidité, modification des courants, acidité.

[0017] Avantageusement de manière non limitative, l’organe de calcul principal comprend des moyens de stockage des données d’analyse calculées, et comprend des moyens d’évaluation de l’évolution temporelle desdites données d’analyse de sorte à déterminer l’évolution du milieu sous-marin analysé. Ainsi, on peut estimer l’évolution du milieu sous-marin par l’évolution dans le temps de l’émission des différents descripteurs de signaux détectés.

[0018] Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend en outre un ensemble de moyens d’acquisition adaptés pour acquérir des données de mesures dudit milieu sous-marin, ledit organe de calcul principal commandant l’acquisition de données de mesures audit ensemble de moyens d’acquisition. Ainsi les données d’analyse acoustique peuvent être recoupées et enrichies avec des données d’analyse provenant de moyens d’acquisitions, tels que des capteurs physiques et/ou des moyens d’acquisition de données numériques pour recevoir des données acquises depuis des serveurs et/ou des bases de données, distantes ou embarquées, de sorte que la surveillance et l’analyse est encore plus précise.

[0019] Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend en outre un dispositif d’acquisition de données météorologiques adapté pour transmettre des données météorologiques à l’organe de calcul principal. Ainsi les données d’analyse acoustique peuvent être recoupées et enrichies avec des données d’analyse météorologique, obtenues par des moyens d’acquisition de données météorologiques, par exemple par une station météorologie embarquée ou par un accès distant à un serveur de données météorologiques, de sorte que la surveillance et l’analyse est encore plus précise et permet une prise en compte d’un plus grand nombre de paramètres environnementaux.

[0020] Avantageusement et de manière non limitative la station de surveillance et d’analyse maritime comprend des moyens de radiocommunication pour communiquer avec un terminal distant; ledit organe de calcul principal étant adapté pour transmettre au terminal distant les données d’analyse calculées par les moyens de radiocommunication, de sorte à permettre une surveillance de l’évolution du milieu sous-marin.

[0021] Ainsi la gestion embarquée du calcul des analyses de données associée aux moyens de radiocommunication permet de réduire la consommation énergétique en limitant la quantité de données envoyées par les moyens de radiocommunication au terminal distant, tout en permettant une acquisition à distance des données d’analyse.

[0022] Selon une alternative de mise en œuvre de l’invention, la station peut comprendre des moyens de communication filaires, par exemple pour communiquer avec un terminal distant côtier, installé sur un bateau, sur une station off-shore ou sur tout autre type de plateforme maritime.

[0023] Avantageusement et de manière non limitative, ledit organe de calcul principal est adapté pour transmettre les données de mesures dans une trame de données commune avec les données d’analyses calculées par le dispositif d’analyse acoustique. Ainsi, on peut réduire la durée d’émission des données au terminal distant, ce qui permet une optimisation de l’utilisation de la batterie d’accumulateurs électriques embarquée.

[0024] Avantageusement et de manière non limitative, l’organe de calcul principal est adapté pour commander l’activation des moyens de radiocommunication uniquement pendant la durée d’émissions de données vers le terminal distant. Ainsi, on peut optimiser l’utilisation électrique de la batterie d’accumulateurs électriques en réduisant la consommation des moyens de radiocommunication par la réduction de leur temps d’allumage.

[0025] Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend des moyens de géolocalisation, l’organe de calcul principal étant adapté pour recevoir des données de géolocalisation desdits moyens de géolocalisation. Ainsi, on peut obtenir des données relativement précises de positionnement de la station, pour tenir compte d’une éventuelle dérive, ou pour détecter la zone à problème dans le cadre d’un ensemble de stations installées en mer.

[0026] Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend un ou plusieurs panneaux photovoltaïques rechargeant la batterie d’accumulateurs électrique par captage de l’énergie solaire. Ainsi, on peut assurer une autonomie totale à la station, en assurant une recharge énergétique en période d’ensoleillement.

[0027] Selon une alternative de réalisation, la station peut être alimentée par une connexion à une source d’énergie externe, par exemple alimenté par directement depuis une source électrique terrestre, par un bateau, par une station off-shore ou tout autre type de plateforme maritime. Cette alimentation externe peut être associée à la batterie d’accumulateurs électriques et aux panneaux solaires ou s’y substituer en tout ou partie.

[0028] L’invention concerne aussi un ensemble de surveillance et d’analyse d’un milieu maritime comprenant un terminal distant et au moins une station de surveillance et d’analyse maritime telle que décrite précédemment, apte à acquérir et analyser des données du milieu maritime et à les transmettre audit terminal distant par des moyens de radiocommunication.

[0029] D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

[0030] [fig.l] est un organigramme d’une station de surveillance et d’analyse maritime selon un mode de réalisation de l’invention;

[0031] [fig-2] est une vue schématique détaillée d’un dispositif d’analyse acoustique selon le mode de réalisation de la figure 1;

[0032] [fig.3] est une vue schématique d’un ensemble de surveillance selon un mode de réalisation de l’invention ;

[0033] [fig.4] est un organigramme représentant sous forme de procédé un ensemble d’instructions logiques mises en œuvre par dispositif d’analyse acoustique de la station selon le mode de réalisation de la figure 1 ;

[0034] [fig.5] est un organigramme représentant une alternative de mise en œuvre du procédé selon la figure 4;

[0035] [fig.6] est un organigramme des étapes du premier processus du procédé selon les modes de réalisation des figures 4 et 5;

[0036] [fig-7] est une vue schématique des étapes de transformation du signal et de calcul d’une pluralité de séries temporelles de pourcentage d’occupation pour une pluralité de bandes de fréquences d’intérêt du deuxième processus selon les modes de réalisation des figures 4 et 5;

[0037] [fig.8] est une représentation schématique de la détection de signaux d’intérêt par dé passement de seuil du deuxième processus selon les modes de réalisation des figures 4 et 5 ;

[0038] [fig.9] est une représentation schématique de l’étape de caractérisation des événements détectés par le deuxième processus selon les modes de réalisation des figures 4 et 5 ; et

[0039] [fig.10] est une représentation d’un spectrogramme et des représentions graphiques des étapes du deuxième processus selon les modes de réalisation des figures 4 et 5.

[0040] Selon un premier mode de réalisation de l’invention, en référence aux figures 1 à 3, une station de surveillance et d’analyse 100 d’un milieu maritime, à laquelle on se référera plus simplement par le terme station 100, comprend des moyens d’acquisition et de traitement acoustique de l’environnement sous-marin, et des moyens de mesure et d’analyse de l’environnement sous-marin et météorologique.

[0041] La station de surveillance et d’analyse 100 est dans ce mode de réalisation destinée à être installée dans une zone littorale ou proche-côtière, en particulier dans une zone de faible profondeur.

[0042] La station 100 comprend une base flottante, non représentée, étanche à l’eau, dans laquelle est installé un ensemble de capteurs 101, un dispositif de mesures météorologiques 200 ainsi qu’un dispositif d’analyse acoustique 130.

[0043] La station 100 est alimentée électriquement par une batterie d’accumulateur électriques 110.

[0044] Dans le mode de réalisation principal de l’invention, un ensemble de panneaux photovoltaïques 120 est installé sur une paroi supérieure externe de la base flottante.

[0045] Les panneaux photovoltaïques 120 permettent de capter l’énergie solaire et rechargent la batterie d’accumulateurs électriques lorsque l’ensoleillement est suffisant.

[0046] Ainsi, la batterie d’accumulateurs électriques 110 fonctionne suivant le principe de batterie tampon, fournissant d’une part l’énergie aux organes électroniques de la station 100 et stockant d’autre part l’énergie reçue des panneaux photovoltaïques.

[0047] La station 100 est électriquement dimensionnée de sorte à pouvoir être autonome électriquement par recharge diurne de la batterie d’accumulateurs électriques 110.

[0048] La station 100 est électroniquement architecturée autour d’un organe de calcul principal 230 adapté pour collecter l’ensemble des données de mesures fournies par l’ensemble de capteurs 101, des données fournies par le dispositif de mesures météorologique 200 ainsi que des données fournies par le dispositif d’analyse acoustique 130.

[0049] Cet organe de calcul principal 230 comprend dans ce mode de réalisation un microprocesseur, une mémoire vive et/ou une mémoire de stockage, et des moyens de réception des données, tel qu’un bus de communication, pour recevoir les données provenant de l’ensemble de capteurs 101, du dispositif de mesures météorologique 200 ainsi que du dispositif d’analyse acoustique 130.

[0050] Le dispositif d’analyse acoustique 130 de l’environnement sous-marin reçoit un signal provenant d’un organe d’acquisition acoustique 140, ici un hydrophone 140 immergé, installé en saillie externe de la base flottante et comprenant une membrane en céramique.

[0051] Le dispositif d’analyse acoustique 130 reçoit de l’organe d’acquisition acoustique 140 un signal numérique.

[0052] Toutefois si l’hydrophone, ou plus généralement l’organe d’acquisition sonore 140 ne fournit qu’un signal analogique, on prévoit, dans un mode de réalisation alternatif de l’invention, un organe de conversion analogique-numérique, non représenté, permettant d’échantillonner le son enregistré par l’hydrophone afin de l’analyser.

[0053] Le dispositif d’analyse acoustique 130 comprend une mémoire de stockage 132, par exemple un disque dur ou un mémoire flash pour stocker le signal acoustique provenant de l’hydrophone, une mémoire vive 133, et un organe de calcul 131 pour mettre en œuvre un procédé d’analyse acoustique de signal acoustique source, provenant de l’organe d’acquisition acoustique 140.

[0054] L’organe de calcul 131 est dans un mode de réalisation préféré de l’invention un processeur comprenant au moins deux cœurs.

[0055] Toutefois l’invention n’est pas limitée à ce type de processeur et peut selon des modes de réalisation alternatifs comprendre un seul cœur ou être composé de plusieurs processeurs fonctionnant en parallèle.

[0056] Le dispositif d’analyse acoustique 130 met en œuvre des étapes de procédé d’analyse acoustique stockées sous forme d’instructions logiques dans la mémoire de stockage 132 et/ou chargées dans la mémoire vive 133. On se référa dans la suite de la description à cette succession d’instructions logiques comme étant des étapes de procédé.

[0057] Ces étapes de procédé forment deux processus indépendant 1, 2, lesquels sont mis en œuvre dans ce mode de réalisation par deux cœurs distincts du processeur 131.

[0058] Les deux processus 1, 2 forment un procédé 6, 6’ mis en œuvre par le dispositif d’analyse acoustique 130 et en particulier par l’organe de calcul 131.

[0059] Ce procédé 6, 6’ comprend des étapes de détection et de catégorisation de signaux émis par des animaux marins, des organismes vivants aquatiques et des bateaux. Ce procédé comprend en particulier deux processus de détection 1, 2 distincts :

[0060] - un premier processus de détection 1 de signaux impulsionnels, par exemple des clicks émis par le benthos, et de clicks émis par les odontocètes, mais aussi tout autre signal impulsionnel pouvant être émis par un organisme vivant sous-marin ; et

- un deuxième processus de détection 2 de signaux transitoires, tels que des vocalises de poissons, des signaux émis par le passage de bateaux, ou tout autre signal transitoire sous-marin.

[0061] Dans la présente description on entend par signal impulsionnel, ou click, tout signal de courte durée couvrant une relativement large bande de fréquence, en particulier tout signal de durée inférieure à 1ms couvrant une bande fréquence allant de 2000 Hz à 40 000 Hz.

[0062] On entend par signal transitoire, ou vocalise, tout signal variable présentant une durée définie dans une bande fréquence relativement ciblée, par exemple un signal présentant un maximum d’énergie inférieur à 2kHz et constitué d’une succession de variations, aussi appelées puises, dont la durée est généralement comprise entre 10ms et 100ms par puise, le signal pouvant être d’une durée allant jusqu’à plusieurs secondes.

[0063] Les deux processus reçoivent en entrée 60 une même source sonore, aussi appelée signal acoustique source, tel qu’un fichier enregistré, compressé ou non, comprenant l’intégralité de la séquence sonore à analyser. Selon ce mode de réalisation, les sources sonores analysées sont des enregistrements de sensiblement quinze minutes consécutives, mais leur durée n’est pas limitative et peut être comprises par exemple entre cinq minutes et une heure.

[0064] Plus un enregistrement est long, plus les données analysées peuvent être fiable, mais plus son traitement est long. Un enregistrement de quinze minutes permet d’obtenir un compromis relativement optimal entre le temps d’analyse et la pertinence des données analysées.

[0065] Selon une alternative de mise en œuvre de l’invention la source sonore peut aussi être un signal acoustique source transmis en temps réel, toutefois l’analyse nécessitant la détection dans le temps d’événements fréquentiels, un stockage du signal reçu est alors nécessaire, par exemple sur une durée comprise entre quinze minutes et une heure.

[0066] Le signal acoustique source est acquis par exemple par un hydrophone, ou tout autre moyen de capture sonore sous-marine.

[0067] Ce signal acoustique source peut être acquis sous forme de signal numérique par échantillonnage temporel du son analogique capté. Un tel procédé de transformation d’une source sonore analogique en un signal numérique n’est pas détaillé dans la présente description, toutefois la fréquence d’échantillonnage doit nécessairement être supérieure au double de la plus haute fréquence potentiellement détectée, conformément au théorème de Shannon.

[0068] Ces deux processus 1, 2 sont mis en œuvre en parallèle, tel que représenté sur la figure 1, selon le mode de réalisation principal de l’invention, par exemple par un même processeur par répartition des tâches, par deux cœurs d’un même processeur, ou encore par deux processeurs distincts.

[0069] Ces deux processus 1, 2 peuvent selon une alternative de réalisation, en référence à la figure 2, être mis en œuvre consécutivement l’un à la suite de l’autre, sans ordre préétablie nécessairement, immédiatement ou séparés par une période de temps prédéterminée.

[0070] Toutefois ces deux processus 1, 2 forment un tout dont le résultat final correspond à la détection et la catégorisation de deux types de signaux : les signaux impulsionnels et les signaux transitoires, de sorte à permettre l’analyse de l’environnement sous-marin écouté.

[0071] L’ensemble des signaux détectés et catégorisés permettent ainsi d’analyser l’évolution d’un milieu sous-marin, par exemple en détectant une évolution sonore globale du milieu sous-marin.

[0072] L’invention n’a toutefois pas pour objectif principal de discriminer précisément chaque espèce sous-marine émettant un signal sonore dans un milieu donné. En effet bien que l’homme du métier soit apte à associer entre 600 et 700 espèces de poissons à leur fréquence de vocalise, toutes les signatures de vocalise ne sont pas connues ou suffisantes pour assurer une détection précise de l’espèce dans un flux sonore, d’autant que plusieurs espèces peuvent coexister dans une même bande fréquence.

[0073] L’invention vise principalement à déterminer et à discriminer plus généralement les types de signaux présents de sorte à pouvoir évaluer l’évolution générale de l’écosystème sous-marin écouté. Toutefois l’invention peut tout de même être mise en œuvre d’une manière similaire, en ciblant des bandes fréquences étroites propres à certains organismes d’élection de sorte à étudier leur évolution indépendamment de l’écosystème général.

[0074] Selon le mode de réalisation décrit en tant qu’exemple de mise en œuvre de l’invention, à titre non limitatif, on détecte :

[0075] - des clicks émis par le benthos, sous forme de signal impulsionnel non rythmé

- des clicks émis par les odontocètes, sous forme de signal im- pulsionnel rythmé;

- des vocalises de poissons, sous forme de signal transitoire ; et - le passage de bateaux, sous forme de signal transitoire.

[0076] Ceci permet ainsi d’obtenir une connaissance sonore relativement précise de l’environnement sous-marin écouté, en particulier dans un environnement prochecôtier, ou à faible profondeur, par exemple sur des profondeurs inférieures à 100m.

[0077] Autrement dit, ce procédé permet de transformer un signal acoustique brut en une pluralité de descripteurs du milieu sous-marin, comprenant :

[0078] - des signaux impulsionnels rythmés et le pourcentage de couverture sonore de ces signaux sur une période d’analyse ;

- des signaux impulsionnels non rythmés et leur nombre moyen sur une période d’analyse ;

- des signaux transitoires associés à leur nombre par unité de temps et leur puissance sonore.

[0079] Ainsi, on peut analyser de manière relativement précise l’environnement sous-marin et marin étudié par détection de la majorité des sources sonores identifiables, dans un procédé relativement simple et rapide.

[0080] A cet effet, le premier processus 1 de détection, qui vise à détecter des signaux impulsionnels comprend une première étape de transformation 10 du signal acoustique source dans un domaine fréquentiel.

[0081] Cette transformation du signal acoustique source est mise en œuvre par l’application d’une transformée de Fourier locale discrète, plus connu sous son abréviation anglophone Discrete-Time STFT, pour Short-Term Fourier Transform.

[0082] L’opération est ici une opération de nature discrète car le signal traité est un signal numérique.

[0083] La transformée de Fourier locale, aussi appelée selon les usages transformée de Fourier à fenêtre glissante, transformée de Fourier à court-terme ou plus communément transformée de Fourier glissante, permet l’obtention d’un spectrogramme représentant le signal dans un plan temps-fréquence. Un tel spectrogramme est défini comme étant le module carré de la transformée de Fourier à court-terme.

[0084] Le spectrogramme représente l’énergie du signal dans le temps, selon le segment analysé, et dans la fréquence, selon le coefficient de Fourier.

[0085] Aussi, l’étape de calcul du spectrogramme en fonction de la transformée de Fourier à court-terme est aussi appelée étape de calcul de l’énergie du signal.

[0086] Dans ce mode de réalisation de l’invention, on met en œuvre une étape de calcul de l’énergie du signal, dans une bande fréquence adaptée à la détection de signaux impulsionnels provenant d’organismes vivants sous-marins, par exemple les clicks benthiques et/ou les clicks d’odontocètes, ici une bande fréquence allant de 2000 Hz à 40 000 Hz. Toutefois, on peut sélectionner une ou plusieurs bandes fréquences différentes, en fonction des espèces et catégories d’organismes à détecter; notamment on pourrait adapter cette étape à des bandes fréquences plus étroites, de sorte à cibler plus précisément certains organismes.

[0087] Le signal transformé par la transformée de Fourier glissante est subdivisé en une pluralité de segments, dans ce mode de réalisation 2000 segments sur un signal de quinze minutes.

[0088] Toutefois, l’invention n’est pas limitée à cette durée qui peut être par exemple choisie dans une période de temps comprise entre cinq minutes et une heure.

[0089] La transformée de Fourier glissante est paramétrée avec 2048 points, un taux de recouvrement de 50% et une apodisation par fenêtre de Kaiser à atténuation des lobes latéraux d’une valeur a de 180 dB.

[0090] Ensuite, on procède à une étape de détermination d’un seuil de détection λ de signal, pour chaque instant t, dans la bande fréquence, par analyse des niveaux d’énergie, et un pied de bruit N, correspondant à un niveau de bruit N dans la bande de fréquence du signal étudié.

[0091] Au sens de l’invention, le bruit N présent dans le signal source est un bruit additif Gaussien, soit un signal totalement aléatoire, qui correspond donc à un bruit blanc, de distribution normale dans le domaine temporelle, à moyenne nulle. Par conséquent le bruit N présente une densité spectrale de puissance constante correspondant au rapport de la puissance du bruit par la bande passante correspondante. Toutefois cette densité spectrale de puissance est réactualisée dans le temps, selon une fréquence au choix de l’homme du métier.

[0092] Cette étape de détermination du seuil de détection λ de signal peut être réalisée selon plusieurs méthodes, telle qu’une prédétermination des valeurs avant la mise en œuvre du procédé, ou à titre d’exemple une méthode statistique par segmentation du plan temps-fréquence, mettant en œuvre la technique du vecteur de réallocation, ou des méthodes statistiques telles que des tests binaires d’hypothèses se basant sur la théorie de la détection, notamment via des approches Bayésienne ou de Neyman-Pearson.

[0093] Dans ce mode de réalisation de l’invention, on estime le pied de bruit N du signal et le seuil de détection λ selon la méthode de segmentation du plan temp s-fréquence divulguée dans la publication scientifique Dadouchi, F., Gervaise, C., loana, C., Huillery, J., & Mars, J. I. (2013). Automated segmentation of linear time-frequency representations of marine mammal sounds. The Journal of Acoustical Society of America, 134(3), pp. 2546-2555 dont le contenu doit être considéré comme faisant partie de la présente demande.

[0094] Cette méthode permet une détermination par seuillage du meilleur couple pied de bruit N du signal / seuil de détection λ, le pied de bruit N correspondant à différents niveaux de bruit d’un ensemble de spectrogrammes, et le seuil λ permettant de maximiser les détections de clicks rythmés et non rythmés en réduisant de manière optimisée le nombre de faux positifs, par application d’un test de Neyman-Pierson pour une pluralité de spectrogramme binaires définis pour une pluralité de niveau de bruit. On procède ensuite à une sélection des paramètres permettant d’obtenir le meilleur ratio alertes/fausses alertes dues au bruit.

[0095] La méthode de détection précédente comprend des étapes de définition d’un ensemble de spectrogrammes binaires correspondant à différentes valeurs de bruits N, puis pour chaque spectrogramme binaire, la détection du nombre d’alertes pour une pluralité de valeurs de seuil de détection λ, et la sélection du meilleur couples de valeurs pied de bruit N / seuil de détection λ, en réduisant la probabilités de fausses dé12 tections.

[0096] Une fois ce couple de valeurs pied de bruit N et seuil λ obtenu, on calcule la statistique d’ordre deux s2 du signal, auquel on se référera plus simplement comme étant la statistique du signal s2.

[0097] En effet, le signal source est considéré dans le présent mode de réalisation comme un signal aléatoire correspondant à une séquence temporelle de variables aléatoires.

[0098] Ces variables aléatoires sont reliées par un lien statistique entre échantillons successifs. Cette relation est fréquemment caractérisée par la densité de probabilité conjointe des deux variables aléatoires correspondantes.

[0099] La séquence de fonctions des probabilités conjointes des couples de variables aléatoires est ce qu’on appelle la statistique d’ordre 2 du signal aléatoire.

[0100] Cette statistique d’ordre 2 du signal aléatoire correspond dans ce mode de réalisation à la densité spectrale de puissance du signal, qui est obtenue par la transformée de Fourier de sa fonction d’autocorrélation.

[0101] Aussi, l’obtention de la statistique d’ordre deux s2 du signal est mise en œuvre par le calcul de la transformée de Fourier de la fonction d’autocorrélation du signal analysé segment par segment.

[0102] On procède alors à la détection 13 de signaux impulsionnels par calcul du rapport de la statistique d’ordre 2 du signal avec l’estimation statistique du pied de bruit N par comparaison avec le seuil de détection λ.

[0103] Lorsqu’une pluralité d’impulsions d’intérêts, aussi appelés signaux d’intérêts ou encore signaux d’événements, sont détectées, on procède alors à une transformée temps-rythme de la série des instants d’impulsions d’intérêts détectées dans le signal pour révéler l’existence d’un rythme.

[0104] Cette transformée temps-rythme comprend dans ce mode de réalisation le calcul de l’autocorrélation du signal source.

[0105] En effet, comme indiqué précédemment on cherche à discriminer deux types de clicks : les clicks non-rythmés et les clicks rythmés.

[0106] Les clicks non rythmés sont par exemple des signaux impulsionnels générés par le benthos, répétés à une fréquence généralement comprise entre 50 et 200 impulsions par seconde, sans rythme remarquable.

[0107] Les clicks rythmés quant à eux, signaux impulsionnels par exemple générés par les odontocètes, présentent une fréquence de répétition d’un click ou d’une séquence de clicks pouvant aller de 5 à 800 clicks par seconde, répétés à intervalles réguliers.

[0108] Il est par exemple connu qu’une séquence de clicks émise par un dauphin peut être répétée toutes les 2ms, tandis qu’une séquence de clicks émise par un cachalot peut être répétée toutes les 2 secondes.

[0109] Un rythme est défini par la régularité de la répétition du click ou de la séquence de clicks dans le temps. Par exemple, dix répétitions successives d’un même click ou d’une même séquence de clicks à intervalles réguliers forment une séquence rythmique.

[0110] On peut définir une marge d’erreur dans la durée d’intervalle de répétition, par exemple 5% de la durée de l’intervalle, pour qualifier la régularité de la répétition.

[0111] Dans cet exemple de réalisation, on considère qu’un rythme, par exemple pour un rythme d’odontocète, est détecté lorsqu’un rythme est détecté allant de 5 clicks par secondes à 50 clicks par secondes.

[0112] A contrario, les clicks non rythmés sont généralement émis de manière irrégulière, avec un décompte autour de 50 clicks par seconde.

[0113] Aussi, on peut obtenir le nombre moyen par seconde de clics non rythmés, et le pourcentage de temps couvert par des clicks rythmés sur la plage de temps étudiée.

[0114] Le deuxième processus permet quant à lui de détecter et de distinguer les vocalises de poissons et les passages de bateaux.

[0115] Ce deuxième processus 2 comprend une première étape 20 de transformation du signal source dans le domaine temps-fréquence.

[0116] Cette première étape 20 est réalisée selon un calcul d’une transformée de Fourier locale discrète, tel que décrit pour le premier processus 1, permettant d’obtenir un spectrogramme.

[0117] La transformée de Fourier local discrète, comme pour le premier processus 1, est paramétrée avec 2048 points, un taux de recouvrement de 50% et une apodisation par fenêtre de Kaiser à atténuation des lobes latéraux d’une valeur a de 180 dB

[0118] Toutefois, pour une détection de poissons la transformation de l’étape 20 sera paramétrée en fonction d’une bande fréquence dépendante des catégories de poissons que l’on cherche à détecter, par exemple une bande passante de [200 Hz, 400Hz] pour détecter une première catégorie de poissons, tel que des ophidions et corbs, une bande passante de [600 Hz, 1200 Hz] pour détecter une deuxième catégorie de poissons tels que des poissons des herbiers, et avec un spectrogramme brut sur 15 secondes.

[0119] La ou les bandes passantes sont définies pour regrouper des ensembles de catégories de poisson à détecter dans l’environnement sous-marin étudié.

[0120] Concernant la détection de passages de bateaux, on pourra par exemple sélectionner une bande passante de [100 Hz, 4000 Hz], avec un spectrogramme moyenné pour donner 2000 segments temporels de 15 secondes. La transformée de Fourier glissante étant paramétrée avec 2048 points, un taux de recouvrement de 50% et une apodisation par fenêtre de Kaiser à atténuation des lobes latéraux d’une valeur a de 180 dB. Cette bande passante de [100 Hz, 4000 Hz] est généralement suffisamment large pour détecter une majorité de bateaux.

[0121] Le spectrogramme obtenu permet ainsi d’obtenir dans un plan temps-fréquence la ré14 partition fréquentielle de l’énergie du signal.

[0122] On met ensuite en œuvre une deuxième étape 21 de calcul d’une pluralité de séries temporelles de pourcentage d’occupation pour une pluralité de bandes de fréquences d’intérêt.

[0123] Dans cet exemple de réalisation, on met en œuvre la deuxième étape 21 pour respectivement deux bandes de fréquences de détection de poissons : une première bande de fréquences [200 Hz - 400Hz], en particulier adaptée pour la détection des ophidions et corbs, une deuxième bande de fréquences [600 Hz - 1200 Hz] notamment adaptée pour la détection des poissons des herbiers, et une troisième bande de fréquences [lOOhz - 4000 Hz] pour la détection des passages de bateaux.

[0124] Cette deuxième étape 21 correspond donc au calcul de la densité spectrale d’énergie du signal dans chaque bande de fréquence spécifique, en fonction du temps, et au calcul du pourcentage des densités spectrales de d’énergie dans chaque bande d’intérêt par rapport à l’énergie totale du signal pour chaque instant.

[0125] Toutefois, l’invention n’est pas limitée à ces bandes de fréquence particulières et le procédé peut être mis en œuvre pour toute bande fréquence d’intérêt relative à l’émission de vocalises d’autres espèces de poissons ou d’autres bandes de fréquences pouvant être relative au passage de navires.

[0126] Ainsi, au cours de la deuxième étape 21, on obtient pour chaque instant d’acquisition, un pourcentage de couverture du signal pour chaque bande de fréquences de détection de poissons, aussi appelée bande de fréquences d’intérêt.

[0127] En ce qui concerne la bande d’intérêt de détection des bateaux, la deuxième étape du procédé est mise en œuvre sur une période 15 minutes, en moyennant le spectrogramme sur 2000 segments. Autrement dit, le spectrogramme est réduit à 2000 segments analysés, chaque segment correspondant à la moyenne fréquentielle des énergies du spectrogramme sur des périodes de sensiblement 0.45 sec par segment. En effet, le passage des bateaux est un phénomène plus étalé dans le temps, et l’analyse de détection est alors réalisée sur une durée plus longue et nécessite une précision temporelle moindre.

[0128] A contrario, le calcul de taux de couverture en ce qui concerne les bandes d’intérêt de détection des poissons est réalisée par analyse brute du spectrogramme par intervalles de 15 secondes.

[0129] On procède alors pour chaque bande de fréquence d’intérêt, à la détection 23 de signaux d’intérêts par dépassement de seuil du pourcentage de couverture du signal dans chaque bande de fréquence de détection de poissons.

[0130] Autrement dit, lorsque le pourcentage de couverture du signal dans une bande de fréquences d’intérêt dépasse une valeur de seuil à un instant donné, un signal d’intérêt est alors détecté.

[0131] Les valeurs de seuils 25 peuvent varier en fonction des organismes ou objets détectés.

[0132] En particulier, dans cet exemple de réalisation, le seuil est de 100% pour les ophidions et les corbs.

[0133] Le seuil 25 est de 80% pour des poissons des herbiers.

[0134] Le seuil est de 50% pour le passage de bateaux.

[0135] Pour chaque dépassement de seuil, on procède à une étape de catégorisation de l’événement 24, par calcul de la durée de l’événement, qui correspond au temps s’écoulant entre le front montant 240 de dépassement du seuil 25, et le front descendant 241 au cours duquel le pourcentage de couverture repasse sous le seuil 25.

[0136] On met ensuite en œuvre une étape d’estimation de l’énergie du signal pendant la durée de l’événement, qui permet de caractériser l’événement.

[0137] Enfin on compte sur une période de temps d’analyse, ici entre 15mn et une heure, le nombre d’événements détectés dans chaque bande de fréquence d’intérêt.

[0138] Ainsi, le deuxième processus 2 permet de compter le nombre de vocalises de poissons, dans ce mode de réalisation en distinguant d’une part les corbs et ophidions, d’autre part les poissons des herbiers. Ce deuxième processus 2 permet aussi de détecter et d’estimer le niveau d’énergie sonore associée aux passages de bateaux.

[0139] De cette manière, on peut obtenir un procédé unifié permettant de détecter une pluralité d’organismes vivants ainsi que les passages de bateaux à partir d’une seule source d’acquisition sonore, de manière relativement simple et relativement optimisé en temps de calcul.

[0140] En particulier, on obtient à partir d’un signal acoustique source, correspondant à un enregistrement sonore sous-marin, par exemple un enregistrement de 15 minutes, les données d’analyse, aussi appelées descripteurs, suivantes :

[0141] - le nombre moyens de clicks benthiques par secondes ;

- le pourcentage de temps couvert par des clicks d’odontocètes ;

- le nombre de passages de bateau par unité de temps ainsi que l’énergie sonore associée ;

- le nombre de vocalises de poissons par unité de temps dans chaque bande fréquence analysée ainsi que la puissance sonore associée dans chaque bande fréquence.

[0142] A partir de ces données d’analyse déterminées, on procède à une étape de calcul de l’évolution du milieu sous-marin objet de l’enregistrement du signal acoustique source, en fonction des différentes données d’analyse obtenues par les deux processus 1, 2, par rapport à des données d’analyse acquises antérieurement, de sorte à évaluer l’évolution du milieu sous-marin écouté.

[0143] Dans le mode de réalisation principal, le procédé 6, 6’ est mis en œuvre une pluralité de fois. A chaque itération du procédé, les données d’analyse sont stockées dans une mémoire de stockage.

[0144] Aussi l’étape de calcul procède à une analyse comparative de l’évolution des données d’analyse par rapport à des données antérieures de sorte à déterminer une évolution du milieu sous-marin.

[0145] En particulier une diminution ou un espacement dans le temps des émissions de clicks non rythmés, tel que les clicks du benthos, permettent de déterminer une modification du milieu sédimentaire ou proche du fond, tel qu’une pollution du milieu, une modification des courants de fond, une modification de l’acidité, ou encore un changement de température du milieu.

[0146] Un affaiblissement de l’émission de clicks d’odontocètes peut aussi être significatif d’une modification de la turbidité de l’eau, des courants sous-marins, d’une pollution ou encore d’une perturbation sonore du milieu par exemple par des vibrations.

[0147] La diminution de la détection de poissons des herbiers, permet en outre de détecter une évolution de la qualité de l’eau dans les zones de fond.

[0148] La détection du passage des bateaux permet de corréler les autres données avec une éventuelle modification de l’occupation de l’espace maritime.

[0149] Ces données peuvent aussi être corrélées les unes avec les autres pour déterminer un impact commun, en prenant en compte notamment une modification de l’environnement connu, tel que des travaux, une zone de rejet ou une augmentation de la fréquentation maritime.

[0150] Ces données acquises permettent ainsi de détecter, notamment dans le domaine proche côtier, l’impact de l’environnement direct, tel que des travaux en cours, la présence d’installations éoliennes, des zones de rejet d’eau, sur le milieu sous-marin, de manière rapide et relativement simple.

[0151] Les données de mesure peuvent selon des alternatives de mise en œuvre de l’invention, être comparées à des données fixes, prédéterminées où à des modèles numériques prévoyant pour une zone sous-marine donnée des données standard.

[0152] En particulier, ces données permettent à la station 100 d’obtenir des informations d’évolution de la turbidité de l’eau, de manière relativement simple et sans qu’il ne soit nécessaire de mettre des méthodes complexes à mettre en œuvre et encombrantes tel que par profileur acoustique Doppler ou par des méthodes de néphélométrie. La présence de poissons et odontocètes ayant un lien causal avec la turbidité de l’eau.

[0153] La station 100 peut en outre être adaptée pour calculer, en référence à la figure 10, le niveau sonore d’exposition, aussi appelé SEL 27 (pour Sound Exposure Level), correspondant au logarithme de l’énergie sonore reçue sur une durée d’exposition ici égale à 1 seconde, dont l’unité est le dB/seconde.

[0154] La station 100 peut aussi calculer le niveau de pression sonore, aussi appelé SPL (pour Sound Pressure Level) exprimé en dB.

[0155] Les descripteurs de données SEL et SPL font partie des descripteurs de données que la station 100 pourra transmettre au terminal distant 300 tel que décrit ci-après.

[0156] La station 100 comprend en outre un ensemble de capteurs 101.

[0157] L’ensemble de capteurs 101 comprend une sonde de mesure de courants 15, plus généralement appelé courantomètre 150. En particulier un courantomètre à effet Doppler 150 est mis en œuvre dans le mode de réalisation principal, qui est une mise en œuvre de courantomètre relativement fiable en milieu maritime. Toutefois on peut aussi mettre en œuvre, selon des modes de réalisation alternatifs de l’invention un courantomètre à hélice, plus généralement connu sous le nom de moulinet hydrométrique.

[0158] La station de surveillance et d’analyse est aussi équipée d’un gyroscope 180 permettant de détecter de manière relativement simple l’orientation des courants, en détectant l’orientation de la station 100.

[0159] L’ensemble de capteurs 101 comprend aussi une sonde de mesure du niveau d’eau 160, par exemple un sonar 160.

[0160] L’ensemble de capteurs 101 comprend aussi au moins une sonde parmi une sonde de mesure de salinité 170, une sonde d’oxygène dissous dans l’eau 190, par exemple une sonde à micro-capteur galvanique, une sonde de température de l’eau.

[0161] Une sonde d’oxygène dissous 190 permet notamment de détecter une pollution de l’eau lorsque la valeur d’oxygène dissous baisse. Cette information peut être corrélée avec les données d’analyse acoustique, notamment l’évolution de la présence de poissons et d’odontocètes, pour attester d’une pollution significative de l’eau.

[0162] On peut aussi prévoir d’installer une sonde pH. Toutefois, l’évolution du pH dans un milieu marin varie généralement sur des grandeurs de l’ordre du l/100ème d’unité. Or les capteurs connus pour une telle station de surveillance et d’analyse maritime 100 ne permettent pas d’obtenir une sensibilité suffisante. Aussi, l’évolution du pH de l’eau, et son alcalinité, ne sont pas mises en œuvre par sonde, mais sont dérivés de l’analyse de la qualité de l’eau effectué par l’analyse acoustique.

[0163] La station 100 comprend aussi un dispositif de mesure météorologique 200 comprenant un baromètre, un thermomètre pour mesurer la température extérieure et un anémomètre.

[0164] Un organe de géolocalisation 210 est aussi installé dans la station de surveillance et d’analyse maritime 100. Cet organe de géolocalisation 210 est dans le mode de réalisation principal de l’invention un GPS 210. Toutefois l’invention n’est pas limitée à ce seul mode de géolocalisation.

[0165] Dans le mode de réalisation principal de l’invention, où la station 100 est destinée à être installée dans des zones proche-côtières, un dispositif de radiocommunication 220, aussi appelé dispositif radiofréquence 220, est embarqué pour communiquer avec un terminal distant 300.

[0166] Toutefois l’invention n’est pas limitée à la communication avec un terminal distant 300. En particulier un mode de réalisation alternatif de l’invention met en œuvre l’ensemble des calculs dans la station 100. Autrement dit l’ensemble des calculs et opérations réalisées par le terminal distant 300 dans le mode de réalisation principal sont réalisés directement dans la station 100 dans cette alternative de mise en œuvre de l’invention.

[0167] Dans ce mode de réalisation le dispositif de radiocommunication 220 est un dispositif adapté pour communiquer via des réseaux cellulaires, par exemple sur un réseau GSM ou GPRS. Toutefois, on peut prévoir, dans des alternatives de mise en œuvre de l’invention d’autres moyens de communications tels que des dispositifs de communication satellitaire.

[0168] Le dispositif de radiocommunication 220 permet une communication bidirectionnelle, dite full-duplex, avec le terminal distant 300. Autrement dit, la station 100 est apte à émettre des données et à recevoir des informations du terminal distant 300, par exemple des instructions de commande visant à ordonner où prévoir des mesures et des analyses à réaliser.

[0169] La station 100 comprend un organe de calcul principal 230 destiné à recueillir l’ensemble des données de mesures fournies par l’ensemble de capteurs 101, les mesures du dispositif de mesure météorologique 200 ainsi que les données de détection acoustiques calculée par le dispositif d’analyse acoustique 130.

[0170] Cet organe de calcul principal 230 comprend dans ce mode de réalisation un microprocesseur, comprenant une mémoire cache, une mémoire vive, une mémoire de stockage et des moyens de réception des données provenant de l’ensemble de capteurs 101, du dispositif de mesure météorologique 200 ainsi que du dispositif d’analyse acoustique 130.

[0171] Selon un mode de réalisation de l’invention particulier, l’organe de calcul principal 230 forme un unique organe avec les moyens de calcul 131 du dispositif d’analyse acoustique 130, en particulier il s’agit d’un seul processeur 131,230.

[0172] L’organe de calcul principal 230 est aussi connecté à une horloge temps réel, plus fréquemment appelée sous son abréviation anglo-saxonne Real-Time Clock, qui fournit à l’organe de calcul principal la date et l’heure courante.

[0173] L’organe de calcul 230 commande le début et la durée de l’acquisition de données à l’ensemble de capteurs 101, au dispositif de mesure météorologique 200 ainsi qu’au dispositif d’analyse acoustique 130, via l’organe d’acquisition acoustique 140.

[0174] Ces données de début et de durée d’acquisition peuvent être soit obtenues sous forme de commande distante émise depuis le terminal distant pendant une période de disponibilité des moyens de radiocommunication 220 soit suivant une planification prédé terminée, stockée en mémoire, par exemple suivant un intervalle de temps régulier prédéterminé calculé selon les données de l’horloge temps réel.

[0175] Selon le mode de réalisation principal de l’invention, l’organe de calcul 230 est d’une part commandable à distance, en particulier au cours de période d’écoute des moyens de radiocommunication 220 prédéterminées ou au cours de l’envoi de trames de données de la station 100 vers le terminal distant 300, et l’organe de calcul 230 est préprogrammé et peut être reprogrammé à distance par le terminal distant 300, de sorte à procéder de manière automatique, à un instant prédéterminé, à intervalle régulier prédéfini, ou pendant une période de temps prédéfini à l’acquisition de données de mesures et d’analyse.

[0176] Ces données d’acquisition sont ensuite transmises à l’organe de calcul principal 230 par chaque dispositif parmi l’ensemble de capteurs 101, le dispositif de mesure météorologique 200 et le dispositif d’analyse acoustique 130.

[0177] L’organe de calcul principal 230 génère à partir des informations reçues, une trame de données, horodatée selon la date et l’heure fournie par l’horloge temps réel, et comprenant un ensemble de données prédéterminé.

[0178] Cette trame est ensuite transmise au terminal distant 300 via les moyens de radiocommunication 220.

[0179] La trame comprend l’ensemble des données analysées. Aussi les données transmises ne sont pas des données brutes, l’extraction des données ayant été effectuée par l’organe de calcul principal 230 et le dispositif d’analyse acoustique 130.

[0180] L’organe de calcul principal 230 est adapté pour commander l’allumage et l’extinction automatique des moyens de radiocommunication 220 hors des périodes d’envoi de données pour économiser la consommation énergétique de la station 100.

[0181] Selon une mise en œuvre particulière de l’invention, l’organe de calcul principal 230 peut être configuré pour procéder à l’envoi de données d’analyse particulière lorsqu’une donnée analysée sort d’une plage de valeurs normales associée. Autrement dit, lorsqu’un événement ou une donnée anormale est détecté, l’organe de calcul principal 230 est alors configuré pour procéder à la transmission des données au terminal distant 300.

[0182] Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, la station 100 est augmentée de capteurs supplémentaires. En particulier la station 100 comprend un capteur fluorométrique, pour mesurer la chlorophylle a par fluorescence. En effet la mesure de chlorophylle a permet de détecter une efflorescence algale, plus généralement connue sous le nom de bloom d’algues, ou en anglais algal bloom. Une telle efflorescence algale est de manière connue corrélée à la masse planctonique présente dans l’environnement sous-marin étudié. Ceci permet donc d’obtenir une information supplémentaire pertinente sur le milieu sous-marin analysé.

[0183] Selon un troisième mode de réalisation, dans laquelle la station 100 comprend déjà les capteurs et moyens d’analyse du premier ou du deuxième mode de réalisation, des moyens d’analyse bactériologique sont en outre installés, de sorte à affiner les éventuelles détections de pollution de l’eau.

[0184] Selon un quatrième mode de réalisation de l’invention, dans lequel la station 100 est adaptée pour être installée en haute-mer, ou dans des zones de moyennes à grandes profondeurs, soit généralement au dessus de 40 mètres de profondeur, certains capteurs peuvent être solidarisés à des câbles reliés à la base flottante, de sorte à permettre une immersion en profondeur de ces capteurs.

[0185] En particulier, l’hydrophone 140 peut être immergé, solidaire du corps de sonde ou déporté via un câble, à une profondeur permettant par exemple de capter les sons proches du fond.

[0186] Aussi, l’étude des courants présentent un intérêt tant au niveau de la surface qu’au fond, aussi, la station 100 peut comprendre une pluralité de courantomètres, notamment immergés à différentes profondeurs, via des câbles, de sorte à mesurer différentes valeurs de courants.

[0187] Tous les capteurs de l’ensemble de capteurs 101 peuvent être multipliés et déportés de la base flottante pour être plongés à différentes profondeurs.

[0188] A cet effet la station 100 peut aussi comprendre une pluralité d’hydrophones, et les moyens d’analyse acoustiques sont alors adaptés pour mettre en œuvre les étapes d’analyse acoustiques pour chaque signal acoustique acquis, de sorte à analyser l’évolution du milieu sous-marin à différentes profondeurs. Les données acquises dans un même intervalle de temps à différentes profondeurs sont alors recoupées pour affiner les données d’analyses.

[0189] Pour assurer une durabilité accrue de la station 100, des organes de maintenance automatique et de protection à l’eau de mer peuvent être installé sur la station 100. On peut par exemple installer des grilles de cuivre pour leur action algicide et/ou des balais, par exemple des lames souples ou un ensemble de fibres souples, venant retirer des capteurs 101, par une action mécanique automatisée du balais, les corps étrangers pouvant s’être déposés dessus, tel que des algues, crevettes, moules etc., phénomène connu sous le terme anglophone de Eouling.

[0190] En outre, on peut installer, pour certains capteurs 101 une constitution de titane ou tout autre matériau adapté, permettant d’apporter une protection renforcée à l’eau de mer.

[0191] Une telle station de surveillance et d’analyse selon l’un des modes de réalisation précédentes, peut être adaptée en fonction de l’utilisation qui en est faite. En particulier, selon le milieu analyse, par exemple un domaine éolien, un suivi de chantier côtier, un suivi d’impact sur une zone de rejet d’eaux usée, les capteurs embarqués pourront être ajoutés ou retirés suivant leur nécessité et de manière à optimiser la consommation énergétique.

Claims

Revendications [Revendication 1] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) comprenant une base flottante et une batterie d’accumulateurs électriques (110) ; caractérisé en ce que la station de surveillance et d’analyse maritime (100) comprend : - un organe d’acquisition acoustique (140) d’un milieu sous-marin ; et - un dispositif d’analyse acoustique (130) pour analyser le signal acoustique provenant de l’organe d’acquisition acoustique (140) comportant des moyens de calcul (131) pour détecter par analyse fréquentielle dudit signal acoustique au moins un signal impulsionnel émis par un organisme vivant et/ou un signal transitoire émis par un organisme vivant ou provenant d’un bateau. [Revendication 2] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de calcul (131) du dispositif d’analyse acoustique (130) sont adaptés pour déterminer, lorsqu’une pluralité de signaux impulsionnels est détectée, si au moins une partie de ladite pluralité de signaux impulsionnels forme une séquence rythmée ou non-rythmée. [Revendication 3] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul sont adaptés pour réaliser la détection par analyse fréquentielle dans une pluralité de bandes de fréquences prédéterminées comprenant au moins l’une des bandes fréquences parmi une première bande fréquence [200 Hz - 400Hz adaptée pour la détection de signaux transitoires correspondant à une première catégorie de poissons, une deuxième bande fréquence [600 Hz - 1200 Hz adaptée pour la détection de signaux transitoires correspondant à une deuxième catégorie de poissons, et une troisième bande fréquence [lOOhz - 4000 Hz pour la détection de signaux transitoires correspondant aux passages de bateaux. [Revendication 4] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’elle comprend en outre un organe de calcul principal (230) adapté pour calculer des données d’analyse à partir dudit au moins un signal impulsionnel et/ou signal transitoire détecté par lesdits moyens de calcul (131) dudit dispositif d’analyse acoustique (130). [Revendication 5] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’organe de calcul principal (230)

comprend des moyens de stockage des données d’analyse calculées, et comprend des moyens d’évaluation de l’évolution temporelle desdites données d’analyse de sorte à déterminer l’évolution du milieu sousmarin analysé. [Revendication 6] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu’elle comprend en outre un ensemble de moyens d’acquisition (101) adaptés pour acquérir des données de mesures dudit milieu sous-marin, ledit organe de calcul principal (230) commandant l’acquisition de données de mesures audit ensemble de moyens d’acquisition (101). [Revendication 7] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu’elle comprend en outre un dispositif d’acquisition de données météorologiques (200) adapté pour transmettre des données météorologiques à l’organe de calcul principal (230). [Revendication 8] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de radiocommunication (220) pour communiquer avec un terminal distant (300) ; ledit organe de calcul principal (230) étant adapté pour transmettre au terminal distant (300) les données d’analyse calculées par les moyens de radiocommunication (220), de sorte à permettre une surveillance de l’évolution du milieu sous-marin. [Revendication 9] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe de calcul principal (230) est adapté pour transmettre les données de mesures dans une trame de données commune avec les données d’analyses calculées par le dispositif d’analyse acoustique (130). [Revendication 10] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l’organe de calcul principal (230) est adapté pour commander l’activation des moyens de radiocommunication uniquement pendant la durée d’émissions de données vers le terminal distant (300). [Revendication 11] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’elle comprend des moyens de géolocalisation (210), l’organe de calcul principal (230) étant adapté pour recevoir des données de géolocalisation desdits moyens de géolocalisation. [Revendication 12] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une

quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu’elle comprend un ou plusieurs panneaux photo voltaïques (120) rechargeant la batterie d’accumulateurs électrique (110) par captage de l’énergie solaire.

[Revendication 13] Ensemble de surveillance et d’analyse d’un milieu maritime comprenant un terminal distant (300) et au moins une station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 8 à 12, apte à acquérir et analyser des données du milieu maritime et à les transmettre audit terminal distant (300) par des moyens de radiocommunication (220).