FR3134899A1 - Vehicule autonome sous-marin et procede de guidage correspondant - Google Patents

Vehicule autonome sous-marin et procede de guidage correspondant Download PDF

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Christophe L'her
Pascal Coince
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Sercel SAS
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Abstract

L'invention concerne un véhicule (1) autonome sous-marin comprenant un boîtier (10) qui inclut un système (13) de mesure comprenant trois capteurs (131, 132, 133) d’accélération ou de vitesse selon des axes différents les uns des autres, permettant de recevoir des ondes sismiques (S1) , et une unité de traitement (100) configurée pour opérer dans un mode d’acquisition sismique en générant des données sismiques à partir des ondes sismiques (S1) reçues ; et pour opérer dans un mode guidage de déplacement en déterminant la direction (D2) des ondes acoustiques (S2) de guidage émises par l’émetteur acoustique (20) de la base (2) qui sont reçues par au moins deux capteurs (131, 132, 133) dudit système (13) de mesure ; et en générant et transmettant au système (12) de navigation, des données de guidage relatives à la direction (D2) déterminée des ondes acoustiques (S2) reçues. Le système (12) de navigation est configuré pour commander le système (11) d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule en fonction des données de guidage pour guider le déplacement (D1) du véhicule vers la base (2). Figure pour l’abrégé : Fig.3

Description

VEHICULE AUTONOME SOUS-MARIN ET PROCEDE DE GUIDAGE CORRESPONDANT DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne de manière générale le domaine des véhicules autonomes sous-marins ou AUV (pour « Autonomous Underwater Vehicle » en anglais), utilisés en tant que capteurs sismiques de fond de mer ou OBN (pour « Ocean Bottom seismic Nodes » en anglais).
 ART ANTERIEUR
Les véhicules autonomes sous-marins, ou AUV, connaissent une utilisation croissante, et peuvent notamment suivre un déplacement individualisé selon différentes technologies, comme par exemple décrit dans les brevets ou demandes de brevet US8600592, US2004/065247 ou US9688371.
Une des solutions de guidage est le guidage acoustique des véhicules autonomes sous-marins selon la technologie USBL (pour « Ultra Short Baseline » ce qui se traduit littéralement en français par ligne de base ultra courte) ou « phase array » (réseau de phase en français). Cette solution consiste en l’émission régulière, depuis la base de récupération, d’un signal acoustique qui est reçu par un capteur acoustique du véhicule.
Or l’un des problèmes posés par l’acquisition de données sismiques, décrite par exemple dans le document WO2008/156502 est la récupération des capteurs sismiques afin d’extraire les données qu’ils enregistrent.
Ainsi ont été proposés des véhicules autonomes sous-marins utilisés en tant que capteurs sismiques de fond de mer, qui peuvent être déployés sur le fond de mer et revenir sans manipulation directe à leur base de récupération qui peut être localisée sous l’eau.
Les demandes WO2016066719A1 ou US20210173110A1 proposent des engins sous-marins pour l’acquisition sismique qui sont équipés de moyens de flottaison ou de délestage, ou de système propulseur et qui peuvent utiliser un système de communication de type USBL pour le guidage des engins.
Cependant, les capteurs acoustiques de type USBL ou "phase array" capables de fournir l’information nécessaire pour guider un véhicule sous-marin sont chers et encombrants, de sorte que le véhicule résultant est également coûteux et de taille imposante, ce qui va à l’encontre des habitudes des prospecteurs sismiques.
De plus, le choix de la localisation sur le véhicule d’un capteur acoustique, sensible aux ondes acoustiques, est usuellement un compromis complexe entre l’angle de vision acoustique du véhicule pour détecter les ondes acoustiques où que soit positionnée la base, et la traînée hydrodynamique de l’engin.
La présente invention a pour but de proposer un nouveau véhicule autonome sous-marin et un procédé de guidage correspondant permettant de pallier tout ou partie des problèmes exposés ci-dessus.
A cet effet, l’invention a pour objet un véhicule autonome sous-marin, ledit véhicule comprenant un boîtier qui inclut :
- un système d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule permettant de déplacer et diriger le véhicule dans l’eau ;
- un système de navigation permettant de commander le système d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule pour commander le déplacement du véhicule vers une base de récupération qui comprend un émetteur acoustique ;
- un système de mesure comprenant trois capteurs d’accélération ou de vitesse selon des axes différents les uns des autres, permettant de recevoir des ondes sismiques pour générer des données sismiques correspondantes ;
- une unité de traitement configurée pour opérer dans un mode d’acquisition sismique dans lequel l’unité de traitement génère des données sismiques à partir des ondes sismiques reçues ;
- un système de stockage des données sismiques ;
caractérisé en ce que au moins deux desdits capteurs dudit système de mesure qui sont aptes à recevoir des ondes sismiques, sont aussi aptes à recevoir des ondes acoustiques de guidage émises par l’émetteur acoustique de la base; et
l’unité de traitement est aussi configurée pour, lorsque le véhicule est découplé par rapport au sol du fond marin, pouvoir opérer dans un mode guidage de déplacement selon lequel l’unité de traitement est configurée pour :
- déterminer la direction des ondes acoustiques de guidage émises par l’émetteur acoustique de la base qui sont reçues par lesdits au moins deux capteurs dudit système de mesure ;
- générer et transmettre au système de navigation, des données de guidage relatives à la direction déterminée des ondes acoustiques reçues,
le système de navigation étant configuré pour commander le système d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule en fonction des données de guidage pour guider le déplacement du véhicule vers la base.
Ainsi, le même système de mesure est utilisé à un moment donné pour l’acquisition sismique et un autre moment pour déterminer la direction dans laquelle se trouve la base par rapport au véhicule. Ceci permet une diminution du coût, une augmentation de la fiabilité, un gain en poids, et une simplicité d’intégration du véhicule.
Le véhicule peut aussi comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les trois capteurs d’accélération ou de vitesse du système de mesure qui sont aptes à recevoir des ondes sismiques, sont aussi aptes à recevoir des ondes acoustiques de guidage émises par l’émetteur acoustique de la base, et, en mode guidage de déplacement, l’unité de traitement est configurée pour déterminer la direction des ondes acoustiques de guidage émises par l’émetteur acoustique de la base qui sont reçues par les trois capteurs dudit système de mesure.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier comprend une paroi apte à venir en contact avec le sol, ledit système de mesure permettant de recevoir des ondes sismiques à l’état couplé du véhicule avec le sol du fond marin.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de mesure est couplé à la paroi du boîtier apte à venir en contact avec le sol, de façon à pouvoir recevoir les ondes sismiques lorsque le véhicule est couplé au sol du fond marin pour effectuer une opération d’acquisition sismique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, lesdits capteurs d’accélération ou de vitesse du système de mesure sont des accéléromètres formés par un microsystème électromécanique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de mesure comprend aussi un hydrophone.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de mesure et l’unité de traitement sont situés sur une même carte électronique inclue dans le boîtier du véhicule.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de traitement comprend un module de sélection de mode de fonctionnement permettant de basculer :
- du mode d’acquisition sismique, qui est activable de préférence lorsque le véhicule est couplé avec le sol du fond marin, pour permettre de réaliser une opération d’acquisition sismique,
- vers le mode de guidage de déplacement.
L’invention concerne aussi un ensemble comprenant un véhicule selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents, et une base de récupération qui comprend un émetteur acoustique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’émetteur acoustique de la base de récupération est configuré pour émettre des ondes acoustiques de guidage d’une fréquence comprise entre 50 à 800 Hz.
L’invention concerne aussi un procédé de guidage d’un véhicule autonome sous-marin conforme à l’un quelconque des modes de réalisation précédents, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- positionnement du véhicule par rapport au sol du fond marin ;
- exécution d’une opération d’acquisition de données sismiques à partir des ondes sismiques reçues par le système de mesure ;
- le cas échéant, découplage du véhicule par rapport au sol du fond marin,
- réception par ledit système de mesure, d’ondes acoustiques de guidage émises par l’émetteur de la base de récupération ;
- détermination de la direction des ondes acoustiques de guidage reçues ;
- pilotage du déplacement du véhicule vers la base de récupération, en fonction de la direction déterminée des ondes acoustiques de guidage reçues.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la détermination de la direction des ondes acoustiques reçues par le système de mesure et émises par l’émetteur de la base est réalisée par :
- une méthode de type arc-tangente ;
- une méthode d’intensité mesurée sur chaque axe desdits au moins deux capteurs du système de mesure ; ou
- une méthode de formation de faisceau.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le positionnement du véhicule par rapport au sol du fond marin est réalisé par le couplage d’une paroi du boîtier du véhicule avec le sol.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- la est une vue schématique d’un véhicule autonome sous-marin selon un mode de réalisation de l’invention, le véhicule étant couplé au sol d’un fond marin, pour une opération d’acquisition sismique réalisée avec un système de mesure inclus dans le véhicule qui reçoit des ondes sismiques réfléchies par une couche du sous-sol ;
- la est une vue schématique d’un véhicule autonome sous-marin selon un mode de réalisation de l’invention, le véhicule étant découplé du sol du fond marin, et le système de mesure recevant des ondes acoustiques de guidage émises dans l’eau par une base de récupération ;
- la est une vue schématique du véhicule autonome sous-marin de la qui se dirige vers la base de récupération, en fonction des ondes acoustiques de guidage reçues par son système de mesure ;
- la est une vue schématique d’un véhicule autonome sous-marin selon un mode de réalisation de l’invention, représentant sous forme de blocs plusieurs éléments dudit véhicule ;
- la est un logigramme présentant plusieurs étapes d‘un procédé de guidage selon un mode de réalisation de l’invention.
 DESCRIPTION DETAILLEE
Le concept de l'invention est décrit plus complètement ci-après avec référence aux dessins joints, sur lesquels des modes de réalisation du concept de l'invention sont montrés. Sur les dessins, la taille et les tailles relatives des éléments peuvent être exagérées à des fins de clarté. Des numéros similaires font référence à des éléments similaires sur tous les dessins. Cependant, ce concept de l'invention peut être mis en œuvre sous de nombreuses formes différentes et ne devrait pas être interprété comme étant limité aux modes de réalisation exposés ici. Au lieu de cela, ces modes de réalisation sont proposés de sorte que cette description soit complète, et communiquent l'étendue du concept de l'invention aux hommes du métier.
Une référence dans toute la spécification à « un mode de réalisation » signifie qu'une fonctionnalité, une structure, ou une caractéristique particulière décrite en relation avec un mode de réalisation est incluse dans au moins un mode de réalisation de la présente invention. Ainsi, l'apparition de l'expression « dans un mode de réalisation » à divers emplacements dans toute la spécification ne fait pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, les fonctionnalités, les structures, ou les caractéristiques particulières peuvent être combinées de n'importe quelle manière appropriée dans un ou plusieurs modes de réalisation.
En référence aux figures, on a représenté un véhicule autonome sous-marin utilisable pour l’acquisition sismique en fond de mer.
Le cycle de vie d’un tel véhicule autonome sous-marin utilisé pour l’acquisition sismique comprend usuellement trois phases principales :
- une phase de déploiement du véhicule pour le positionner à un endroit donné sur le sol d’un fond marin ;
- une phase d’acquisition de données sismiques à l’état couplé du véhicule avec le sol du fond marin ;
- une phase de récupération du véhicule pour pouvoir récupérer les données sismiques enregistrées dans le véhicule.
En variante et comme décrit dans la demande WO2013092747 A1, la phase de déploiement du véhicule peut s’effectuer en positionnant le véhicule dans l’eau à écartement du sol du fond marin, et la phase d’acquisition de données sismiques peut s’effectuer à l’état découplé du véhicule avec le sol du fond marin.
Les phases de déploiement et de récupération sont des phases dans lesquelles le véhicule est en mouvement dans et par rapport à la colonne d’eau. Le mouvement du véhicule peut être vertical et/ou horizontal.
Selon un mode de réalisation, la phase d’acquisition est réalisée en l’absence de déplacement du véhicule, lorsque le véhicule est couplé au sol. A l’état couplé au sol, le véhicule repose de manière fixe sur le sol, c'est-à-dire sans degré de liberté par rapport au milieu environnant.
Comme détaillé ci-après, le système de mesure comprend plusieurs capteurs d’accélération ou de vitesse selon différents axes, par exemples trois capteurs permettant de détecter chacun une accélération ou vitesse selon un axe différent de celui des autres capteurs. Les axes de détection peuvent être perpendiculaires les uns aux autres. Ces capteurs, encore appelés capteurs sismiques, sont utilisés lors d’une phase d’acquisition sismique où le véhicule est, selon un mode de réalisation, couplé au sol du fond marin, pour recevoir des ondes sismiques et permettre de générer des données sismiques.
Selon l’invention, et contrairement à l’usage, le même système de mesure est utilisé pour mettre en œuvre, à des moments distincts, l’opération d’acquisition sismique et l’opération de guidage. On entend par « même système de mesure » le fait que les capteurs du système de mesure qui sont utilisés pour le guidage du véhicule en vue de sa récupération sont des capteurs du système de mesure qui sont aussi utilisés pour l’acquisition sismique, et non pas des capteurs supplémentaires distincts comme cela est le cas dans l’état de la technique.
Véhicule autonome sous-marin
Le véhicule autonome sous-marin comprend un système 11 d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule, permettant de déplacer et diriger le véhicule dans l’eau. La fonction d’entrainement en déplacement du système 11 peut être réalisée avec des moyens de flottaison, de délestage, et/ou un système de propulsion. La fonction de direction du système 11 peut être réalisée par exemple avec un système de dérives ou d’ailes orientables.
Le véhicule autonome sous-marin comprend aussi un système 12 de navigation qui permet de commander le système 11 d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule pour commander le déplacement du véhicule dans une direction donnée vers une base 2 de récupération.
Le véhicule autonome sous-marin comprend un système 13 de mesure qui comprend des capteurs d’accélération ou de vitesse permettant de recevoir des ondes sismiques S1 pour générer des données sismiques correspondantes.
Les capteurs sont aptes à recevoir des ondes sismiques qui sont réfléchis par le sol et/ou les couches du sous-sol en réaction à une vibration terrestre ou une onde émise par une source.
Le véhicule autonome sous-marin comprend une unité de traitement 100 qui permet de traiter les signaux générés par les capteurs qui reçoivent les ondes sismiques S1, pour générer des données sismiques qui sont mémorisées dans un système 14 de stockage des données sismiques, telle qu’une mémoire de données.
On peut prévoir qu’une partie de l’unité de traitement 100 soit inclue dans le système de mesure 13.
Système de mesure
Le véhicule présente un boîtier 10 qui forme le corps du véhicule et dans lequel est logé le système 13 de mesure.
Selon un mode de réalisation et comme illustré à la , le système 13 de mesure comprend trois capteurs 131, 132, 133 d’accélération ou de vitesse selon des axes différents les uns des autres (de préférence orthogonaux les uns par rapport aux autres), qui permettent, par exemple à l’état couplé du véhicule 1 avec le sol du fond marin FM1, de recevoir des ondes sismiques S1 pour générer des données sismiques correspondantes. Les capteurs peuvent ainsi être dénommés capteurs sismiques, et l’ensemble des trois capteurs sismiques (mono-axe) peut être considéré comme un capteur sismique 3-axes.
Selon un mode de réalisation préféré, lesdits capteurs 131, 132, 133 d’accélération ou de vitesse du système 13 de mesure sont des accéléromètres formés par un microsystème électromécanique, encore appelé MEMS (pour Micro Electro-Mechanical System en anglais). Le microsystème électromécanique qui forme les trois accéléromètres peut être considéré comme un accéléromètre 3-axes.
Selon un mode de réalisation particulier, le système de mesure 13 utilisé est un capteur numérique MEMS référencé QuietSeisTM disponible auprès de la société SERCEL.
Selon une variante de réalisation, on peut prévoir que les capteurs du système de capteur comprennent trois géophones (capteurs de vitesse) orientés selon trois axes de détection différents, de préférence orthogonaux les uns par rapport aux autres. L’accélération peut être obtenue en dérivant la vitesse par rapport au temps.
Selon un mode de réalisation, le système de mesure 13 est logé à l’intérieur du boîtier 10 qui forme le corps du véhicule en étant couplé audit boîtier, de préférence solidarisé à une paroi qui est destinée à venir en contact avec le sol du fond de mer FM1 à l’état couplé au sol de fond de mer, pour la réalisation d’une opération d’acquisition sismique. Autrement dit, la paroi du boîtier 10 sur laquelle est fixé le système de mesure 13 est une paroi dont la face extérieure forme le dessous du boîtier à l’état couplé au sol.
Comme expliqué précédemment, lesdits capteurs 131, 132, 133 d’accélération ou de vitesse du système 13 de mesure sont ainsi considérés comme des capteurs sismiques mono-axes, et l’ensemble de ces capteurs d’accélération ou de vitesse du système 13 de mesure peut être considéré comme un capteur sismique multi-axes.
Fonction de capteur vectoriel
L’extérieur du boîtier 10 est en contact avec l’eau de sorte que, à l’état découplé du véhicule par rapport au sol du fond de mer FM1 (autrement dit, lorsque le véhicule est entouré d’eau et ne repose pas sur le sol de fond de mer), le boîtier 10 forme une membrane acoustique à travers laquelle le système de mesure 13 est apte à acquérir les ondes acoustiques de guidage émises par la base 2. Ainsi, à l’état découplé du véhicule par rapport au sol, l’ensemble du boîtier 10 du véhicule et du système 13 de mesure forme un capteur vectoriel.
En particulier, les capteurs sismiques de type accéléromètres MEMS présentent des performances et une sensibilité adaptée pour, à l’état découplé du véhicule par rapport au sol du fond marin, traiter des signaux correspondant aux ondes acoustiques émises dans l’eau par l’émetteur de la base de récupération afin de déterminer les angles d’arrivée desdites ondes acoustiques. Les angles d’arrivée desdites ondes acoustiques sont déterminés au moins en deux dimensions, de préférence en trois dimensions, de façon à pouvoir guider le véhicule vers la base émettrice desdites ondes acoustiques.
On peut ainsi prévoir que l’unité de traitement utilise les ondes acoustiques reçues par deux des capteurs d’accélération ou de vitesse du système de mesure pour déterminer les angles d’arrivée d’ondes acoustiques en deux dimensions, ou les ondes acoustiques reçues par les trois capteurs d’accélération ou de vitesse du système de mesure pour déterminer les angles d’arrivée d’ondes acoustiques en trois dimensions.
L’analyse et le traitement des signaux correspondant aux ondes acoustiques de guidage émises par la base ne sont réalisées que lorsque le véhicule sous-marin est dans sa phase de navigation, c’est-à-dire lorsque le véhicule sous-marin n’est pas couplé au sol du fond de mer.
Le véhicule peut être maintenu découplé du sol, c'est-à-dire écarté du sol, par le système 11 d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule, qui peut comprendre un système de flottaison ou de délestage, et/ou un dispositif de propulsion. Le fait que le véhicule soit dans l’eau à écartement du sol, le rend plus sensible aux ondes acoustiques de guidage émises dans l’eau qui peuvent alors être détectées de manière efficace par les capteurs d’accélération ou de vitesse du système 13 de mesure à travers la paroi du boîtier 10 du véhicule qui sert de membrane acoustique entre l’eau et le système de mesure.
Pour estimer les angles d’arrivée des ondes acoustiques de guidage, différentes méthodes connues en soi de l’Homme du Métier peuvent être utilisée. Ces méthodes peuvent notamment comprendre :
- une méthode de type arc-tangente,
- une méthode basée sur l’intensité mesurée sur chaque canal du capteur vectoriel, c'est-à-dire sur chaque axe des capteurs d’accélération ou de vitesse du système de mesure,
- ou une méthode de formation de faisceau ("beamforming" en anglais).
Selon un mode de réalisation préféré, la méthode de formation de faisceau est utilisée du fait que cette méthode fournit une bonne précision de détermination d’angle dans un environnement marin.
Utiliser pour le guidage du véhicule, à l’état découplé du sol, tout ou partie des mêmes capteurs du système de mesure que ceux qui sont utilisés, à un moment distinct, pour l’acquisition sismique à l’état couplé ou non du véhicule au sol, fait qu’il n’est pas nécessaire de prévoir des capteurs supplémentaires spécifiques dédiés à la réception des ondes acoustiques de guidage pour le guidage du véhicule dans l’eau.
En particulier, il n’est pas nécessaire d’utiliser une carte électronique supplémentaire dédiée à la détection des ondes acoustiques de guidage, de sorte que le coût et la taille du véhicule peuvent être réduits.
Selon un mode de réalisation, le système 13 de mesure comprend aussi un hydrophone. L’utilisation d’un hydrophone permet de lever une incertitude concernant la direction de déplacement gauche droite du véhicule. Cette option permet également d’utiliser d’autres traitements de calcul de trajectoire d’arrivée en combinant le signal de l’hydrophone avec les voies de mesure du système de mesure (MEMS).
Base de récupération
La base 2 de récupération comprend un émetteur acoustique 20.
Selon un mode de réalisation, l’émetteur acoustique de la base 2 de récupération est configuré pour émettre des ondes acoustiques de guidage S2 d’une fréquence comprise entre 50 à 750 ou 800 Hz.
Il est ainsi possible de guider le véhicule vers une base de récupération située à plus de 1km de distance par rapport au véhicule. Dans le cas où le système de mesure est de type MEMS, la portée de réception est améliorée du fait de la basse fréquence des signaux acoustiques de guidage, contrairement à une technologie USBL classique.
L’unité de traitement se présente par exemple sous la forme d’un processeur et d’une mémoire de données dans laquelle sont stockées des instructions informatiques exécutables par ledit processeur, ou encore sous la forme d’un microcontrôleur.
Les fonctions et étapes décrites peuvent être mise en œuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par l’unité de traitement, et/ou par le système de navigation peuvent être réalisées par des jeux d’instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type FPGA ou ASIC. Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques.
L’unité de traitement est ainsi une unité électronique et/ou informatique. Lorsqu’il est précisé que ladite unité est configurée pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l’unité comprend des instructions informatiques et les moyens d’exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou que l’unité comprend des composants électroniques correspondants.
Selon un mode de réalisation préféré, le système 13 de mesure et l’unité de traitement 100 sont situés sur une même carte électronique inclue dans le boîtier 10 du véhicule. Autrement dit, une seule carte électronique reprend toutes les fonctions associées au système de mesure (ou unité de mesure) et à la transmission des informations vers le système de navigation.
Procédé
Un exemple de procédé de guidage d’un véhicule 1 autonome sous-marin est proposé ci-après, en lien avec la .
Le procédé comprenant les étapes suivantes. A l’étape 510, le véhicule 1 est couplé avec le sol du fond marin FM1. On entend par couplé le fait que le véhicule est en contact avec le sol du fond marin et fixe de manière à permettre au système de mesure de détecter à travers la paroi du boîtier en contact avec le sol des ondes sismiques réfléchies par une ou des couches du sous-sol du fond marin.
Ainsi, le couplage peut être réalisé en positionnant le véhicule sur le sol du fond marin de sorte que la paroi du boîtier 10 du véhicule à laquelle le système 13 de mesure est fixé à l’intérieur du boîtier, est en contact avec le sol du fond marin.
Selon une variante de réalisation, le véhicule 1 n’est pas couplé avec le sol du fond marin FM1. Le véhicule est positionné dans l’eau à écartement du sol du fond marin, et le système 13 de mesure permet de détecter les ondes sismiques transmises dans l’eau.
A l’étape 520, l’unité de traitement 100 déclenche une opération d’acquisition de données sismiques. Au cours de l’opération d’acquisition de données sismiques, le système 13 de mesure reçoit des ondes sismiques S1. Dans l'exemple illustré aux figures, les capteurs 131, 132, 133 du système de mesure détectent les amplitudes des ondes sismiques selon trois axes différents. Les signaux générés par les capteurs correspondant aux ondes sismiques S1 reçues sont traitées par l’unité de traitement 100 pour générer des données sismiques. Les données sismiques sont mémorisées dans un système de stockage 14 tel qu’une mémoire de données.
Après la phase d’acquisition sismique, le véhicule se retrouve dans un état découplé du sol (étape 530) (ou en variante le véhicule reste dans un état découplé du sol). En particulier, on peut prévoir que l’unité de traitement 100 reçoive un ordre, par exemple d’un organe de commande du véhicule, pour passer en mode de guidage, ou que l’unité de traitement 100 soit configurée pour détecter que le véhicule 1 est en mouvement ou écarté du sol du fond marin FM1, et que, suite à une détection d’état découplé ou de fin d’acquisition sismique, l’unité de traitement 100 bascule alors en mode guidage. En variante, on peut aussi prévoir que l’unité de traitement 100 soit configurée pour, après une phase d’acquisition sismique à l’état couplé au sol du véhicule, commander l’écartement du véhicule par rapport au sol, par délestage ou activation d’un dispositif de propulsion, pour entrainer son découplage, puis directement basculer en mode guidage pour le traitement des signaux correspondant aux ondes acoustiques de guidage reçues par le système de mesure et émises par l’émetteur 20 de la base 2.
A l’étape 540, l’émetteur 20 de la base 2 émet des ondes acoustiques de guidage. On peut prévoir que la base 2 soit configurée pour émettre les ondes acoustiques de guidage uniquement lorsque la ou les phases d’acquisition sismique sont achevées.
A l’état découplé du véhicule par rapport au sol, les ou au moins une partie des capteurs du système de mesure 13 qui ont été utilisés pour recevoir les ondes sismiques S1 et générer des données sismiques, sont alors aussi utilisés pour recevoir (étape 550) les ondes acoustiques de guidage S2 émises par l’émetteur 20 de la base 2 de récupération.
A l’étape 560, l’unité de traitement 100 traite alors les signaux correspondant aux ondes acoustiques de guidage reçues par les capteurs du système 13 de mesure, et détermine les angles d’arrivée des ondes acoustiques correspondantes.
L’unité de traitement 100 peut déduire des angles déterminés la direction D2 dans laquelle se situe la base 2 et peut alors fournir, à l’étape 570, des données de guidage au système de navigation 12. La direction D2 des ondes acoustiques de guidage S2 reçues peut être déterminée par exemple avec une méthode de type arc-tangente, ou en utilisant une méthode d’intensité mesurée sur chaque axe de détection de capteur ou une méthode de formation de faisceau.
Le système de navigation 12 convertit ces données de guidage en instruction de commande de manière à commander le système 11 d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule, afin de guider le déplacement véhicule vers la base. Les étapes 540 à 570 peuvent être répétées jusqu’à ce que le véhicule arrive à la base (étape 580).
L'invention n’est pas limitée aux modes de réalisation illustrés dans les dessins.
De plus, le terme « comprenant » n’exclut pas d’autres éléments ou étapes. En outre, des caractéristiques ou étapes qui ont été décrites en référence à l’un des modes de réalisation exposés ci-dessus peuvent également être utilisées en combinaison avec d’autres caractéristiques ou étapes d’autres modes de réalisation exposés ci-dessus.

Claims (13)

  1. Véhicule (1) autonome sous-marin, ledit véhicule comprenant un boîtier (10) qui inclut :
    - un système (11) d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule permettant de déplacer et diriger le véhicule dans l’eau ;
    - un système (12) de navigation permettant de commander le système d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule pour commander le déplacement du véhicule vers une base (2) de récupération qui comprend un émetteur acoustique (20) ;
    - un système (13) de mesure comprenant trois capteurs (131, 132, 133) d’accélération ou de vitesse selon des axes différents les uns des autres, permettant de recevoir des ondes sismiques (S1) pour générer des données sismiques correspondantes ;
    - une unité de traitement (100) configurée pour opérer dans un mode d’acquisition sismique dans lequel l’unité de traitement (100) génère des données sismiques à partir des ondes sismiques (S1) reçues ;
    - un système (14) de stockage des données sismiques ;
    caractérisé en ce que au moins deux desdits capteurs (131, 132, 133) dudit système (13) de mesure qui sont aptes à recevoir des ondes sismiques (S0), sont aussi aptes à recevoir des ondes acoustiques (S2) de guidage émises par l’émetteur acoustique (20) de la base (2) ; et
    l’unité de traitement (100) est aussi configurée pour, lorsque le véhicule est découplé par rapport au sol du fond marin (FM1), pouvoir opérer dans un mode guidage de déplacement selon lequel l’unité de traitement (100) est configurée pour :
    - déterminer la direction (D2) des ondes acoustiques (S2) de guidage émises par l’émetteur acoustique (20) de la base (2) qui sont reçues par lesdits au moins deux capteurs (131, 132, 133) dudit système (13) de mesure ;
    - générer et transmettre au système (12) de navigation, des données de guidage relatives à la direction (D2) déterminée des ondes acoustiques (S2) reçues,
    le système (12) de navigation étant configuré pour commander le système (11) d’entrainement en déplacement et de direction du véhicule en fonction des données de guidage pour guider le déplacement (D1) du véhicule vers la base (2).
  2. Véhicule (1) selon la revendication 1, dans lequel, les trois capteurs (131, 132, 133) d’accélération ou de vitesse du système (13) de mesure qui sont aptes à recevoir des ondes sismiques (S0), sont aussi aptes à recevoir des ondes acoustiques (S2) de guidage émises par l’émetteur acoustique (20) de la base (2), et, en mode guidage de déplacement, l’unité de traitement (100) est configurée pour déterminer la direction (D2) des ondes acoustiques de guidage émises par l’émetteur acoustique (20) de la base (2) qui sont reçues par les trois capteurs (131, 132, 133) dudit système (13) de mesure.
  3. Véhicule selon l’une des revendications 1 ou 2 dans lequel le boîtier (10) comprend une paroi apte à venir en contact avec le sol, ledit système de mesure (13) permettant de recevoir des ondes sismiques à l’état couplé du véhicule avec le sol du fond marin (FM1).
  4. Véhicule (1) selon la revendication 3, dans lequel le système (13) de mesure est couplé à la paroi du boîtier (10) apte à venir en contact avec le sol, de façon à pouvoir recevoir les ondes sismiques (S1) lorsque le véhicule est couplé au sol du fond marin pour effectuer une opération d’acquisition sismique.
  5. Véhicule (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits capteurs (131, 132, 133) d’accélération ou de vitesse du système (13) de mesure sont des accéléromètres formés par un microsystème électromécanique.
  6. Véhicule (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système (13) de mesure comprend aussi un hydrophone.
  7. Véhicule (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système (13) de mesure et l’unité de traitement (100) sont situés sur une même carte électronique inclue dans le boîtier (10) du véhicule.
  8. Véhicule (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité de traitement (100) comprend un module de sélection de mode de fonctionnement permettant de basculer :
    - du mode d’acquisition sismique, qui est activable de préférence lorsque le véhicule (1) est couplé avec le sol du fond marin (FM1), pour permettre de réaliser une opération d’acquisition sismique,
    - vers le mode de guidage de déplacement.
  9. Ensemble comprenant un véhicule (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et une base (2) de récupération qui comprend un émetteur acoustique (20).
  10. Ensemble selon la revendication 9, dans lequel l’émetteur (20) acoustique de la base (2) de récupération est configuré pour émettre des ondes acoustiques de guidage (S2) d’une fréquence comprise entre 50 à 800 Hz.
  11. Procédé de guidage d’un véhicule (1) autonome sous-marin conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 8, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - positionnement du véhicule (1) par rapport au sol du fond marin (FM1) ;
    - exécution d’une opération d’acquisition de données sismiques à partir des ondes sismiques (S1) reçues par le système (13) de mesure ;
    - le cas échéant, découplage du véhicule (1) par rapport au sol du fond marin (FM1),
    - réception par ledit système (13) de mesure, d’ondes acoustiques de guidage (S2) émises par l’émetteur (20) de la base (2) de récupération ;
    - détermination de la direction (D2) des ondes acoustiques de guidage (S2) reçues ;
    - pilotage du déplacement (D1) du véhicule (1) vers la base (2) de récupération, en fonction de la direction (D2) déterminée des ondes acoustiques de guidage (S2) reçues.
  12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la détermination de la direction (D2) des ondes acoustiques (S2) reçues par le système (13) de mesure et émises par l’émetteur (20) de la base (2) est réalisée par :
    - une méthode de type arc-tangente ;
    - une méthode d’intensité mesurée sur chaque axe desdits au moins deux capteurs du système de mesure ; ou
    - une méthode de formation de faisceau.
  13. Procédé selon l’une des revendications 11 ou 12 dans lequel le positionnement du véhicule par rapport au sol du fond marin (FM1) est réalisé par le couplage d’une paroi du boîtier (10) du véhicule avec le sol.
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