Sujets ENSTA Bretagne
1 – Modélisation hydro-sédimentaire du bassin de Saint-Aignan et du lac de Guerlédan
Un modèle hydro-sédimentaire TELEMAC a été mis en place dans le bassin de Saint-Aignan. L’objectif de ce modèle est de connaître la concentration maximale de sédiments sortant du barrage de Saint Aignan après une crue importante. A partir du modèle de Saint Aignan, l’idée est de jouer plusieurs scénarios prenant en compte des paramétrisations. En complément du modèle hydrodynamique de Guerlédan, il faudra mettre en place et paramétrer le module sédimentaire. Ces 2 modèles seront couplés afin d’étudier le fonctionnement entier du système Guerlédan – Saint Aignan. Ce modèle permettra de connaître la relation cote/débit/MES, information cruciale pour l’exploitation du barrage. Il permettra également de connaître la MES max sortant dans le Blavet en cas de crue extrême.
2 – Bathymétrie petit fond par USV avec QC temps réel
L’objectif est de concevoir et de réaliser un système de levé faible coût autonome. Ce système robotisé permettra d’obtenir un modèle numérique de terrain du lac de Guerlédan. Le sujet comprend le développement logiciel du porteur, l’intégration des différents capteurs, le traitement des données, et le contrôle qualité. À terme, le traitement des données et le contrôle qualité se feront en temps réel.
3 – Étude de la colonne d’eau à l’aide de capteurs acoustiques et océanographiques
Le sondeur monofaisceau permet de récupérer un signal acoustique temporellement échantillonné sur l’ensemble de la colonne d’eau. Le maximum d’intensité correspond en général à la détection du fond. Les échos intermédiaires entre le centre acoustique du sondeur et le fond marin donnent une information sur la manière donc chaque volume d’eau élémentaire rétrodiffuse l’énergie. Il est possible d’utiliser cette information acoustique pour caractériser des couches diffusantes dans la colonne d’eau, notamment en utilisant plusieurs fréquences d’émission. Ces couches peuvent être constituées par du sédiment, des micro-organismes (zoo- ou phytoplancton), ou d’autres particules en suspension. L’objectif de ce projet est d’explorer différentes zones du lac de Guerlédan pour évaluer les variations des couches diffusantes dans le temps et dans l’espace, et les analyser en relation avec des données océanographiques (température, conductivité, chlorophylle, etc).
4 – Robotisation d’un système de mesure bathymétrique et de classification acoustique
Dans le cadre de ce projet, il s’agit d’intégrer un système de mesure bathymétrique et de classification acoustique des fonds sur un drone support de surface. il s’agira tout d’abord de choisir un porteur de surface stable et peu encombrant permettant l’emport d’une petite charge utile comprenant:
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Un capteur mono-faisceau couplé à un calculateur existant permettant la mesure bathymétrique, la classification des fonds ainsi que la mesure de la température
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Un système de positionnement GPS (antenne)
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Une centrale inertielle
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Un système de communication hertzien (pilotage) et wifi
Le drone devra pouvoir être contrôlé par télécommande mais aussi passer en mode autonome pour le suivi de radiales.
5 – Étalonnage de la réflectivité d’un multifaisceau petit fond à partir des mesures d’un monofaisceau calibré
Les sondeurs multifaisceaux actuels fournissent à la fois la position des sondes mais aussi une information énergétique associée à celles-ci. Ce niveau acoustique rétrodiffusé par le fond, appelé « réflectivité », et souvent abrégé BS pour Backscattering Strength, est utilisé pour segmenter et caractériser les fonds pour diverses applications en géophysique, océanographie, biologie, etc. Les campagnes de cartographie des fonds étant souvent faites avec des systèmes différents pour des raisons de portée, de résolution, ou simplement parce que la technologie évolue, les données de réflectivité provenant de ces sondeurs doivent pouvoir être confrontées. C’est pourquoi un étalonnage en niveau des sondeurs est nécessaire dans le but de fusionner et/ou de comparer les résultats fournis par plusieurs sources. L’objectif de ce projet est d’explorer une des méthodes d’étalonnage d’un sondeur multifaisceaux qui consiste à ajuster les courbes de BS du fond en fonction de l’angle fournies par le sondeur, avec un BS du fond fourni par un monofaisceau de référence préalablement calibré qui sera incliné pour balayer l’ensemble des angles de pointage du multifaisceaux.
6 – Inspection de barrage à l’aide d’un sonar frontal
L’inspection d’ouvrage type barrage peut être faite en pleine eau grâce à un système sonar frontal sur USV, ROV ou AUV. L’objectif du présent projet est d’étudier quelle est la meilleure stratégie d’inspection compte tenu des capacités du système et des caractéristiques de l’ouvrage à inspecter.
7 – Analyse de données hyperspectrales
Le lac de Saint Aignan est un lac permettant aux matières en suspension de se déposer avant que l’eau ne soit relâchée dans le réseau hydrographique. L’objectif de cette étude sera d’évaluer la capacité à réaliser des cartes de concentration en matière en suspension à l’aide de données hyperspectrales acquises par drone. Cela permettrait de contrôler la vitesse de décantation dans cette retenue d’eau et de mieux maîtriser la qualité de l’eau relâchée.
8 – Production d’un modèle continu terre-lac depuis un véhicule amphibie
La production d’un modèle terre-lac permettra de compléter les données des modèles numériques bathymétriques en y ajoutant l’interface terre-eau. Cette étude sera réalisée depuis un véhicule amphibie équipé d’un profiler acoustique et d’un Lidar.
9 – Boucle de régulation et Navigation d’un drone par Machine-Learning
L’utilisation de méthodes d’apprentissage supervisé (Réseau de neurones) ou non-supervisé (clustering) seront, dans un premier temps, envisagés comme complément de méthodes plus traditionnelles (PID, Mode-Glissant etc..). L’objectif est d’intégrer de l’intelligence à un drone, de préférence sous-marin, afin d’augmenter la robustesse et la fiabilité du contrôle et de la navigation.
10 – Détection automatique de dangers par apprentissage
La surveillance systématique des berges des retenues d’eau est un élément important à prendre en considération pour sécuriser la production d’énergie hydroélectrique. Par exemple, la chute d’arbres peut occasionner des problèmes d’obstruction des grilles situées à l’entrée des conduites forcées. Un drone de surface équipé d’une caméra et d’un laser peut potentiellement assurer la surveillance des berges. Un algorithme peut analyser automatiquement les images des berges afin de déterminer si elles présentent un risque ou non.
11 – GEOFLEX : Nouveaux services d’augmentation GNSS
GÉOFLEX souhaite valider la précision relative et absolue de ses différents services PPP dans un contexte d’utilisation hydrographique, pour notamment des applications de bathymétrie, de dragage, de construction fluviale et maritime, d’accostage et de passage d’écluse, ainsi que de guidage de drones de surface. Il s’agira notamment, sans que cette liste ne soit arrêtée ni exhaustive, de caractériser la trajectoire PPP de l’antenne GNSS d’un navire en la comparant à une trajectoire de référence obtenue par GNSS RTK/NRTK ou par station optique robotisée, et à s’intéresser aux résultats applicatifs obtenus sur des applications de bathymétrie ou de guidage de drones en caractérisant leurs précisions relative ainsi qu’à leur répétabilité dans le temps, à caractériser la robustesse de la solution dans des environnements difficiles (passage de ponts, sous canopée, le long de quais, d’autres navires etc.) afin de déterminer le niveau d’utilisabilité et de disponibilité (précision, intégrité, continuité) des services proposés.
Sujet Ecole Polytechnique
Flying Fish
Développement d’un drone volant autonome (évitement d’obstacle) capable de s’immerger et de repartir en vol.
Sujets Sorbonne Université (UPMC)
1 – Utilisation de sondeurs large-bande pour l’analyse multifréquentielle du fond du lac de Guerlédan (Sujet M2)
Calibration en bassin de 3 sondes Airmar large-bande, puis acquisition sur le lac de données du fond sous plusieurs angles (Pan&Tilt). Etude de la réflectivité du fond multifréquentielle.
2 – Installation, développement et utilisation d’un ROV pour l’étude du lac de Guerlédan (Sujet M1)
Compréhension et mise en place du système. Acquisition vidéo et acoustique (Blue View) répondant aux attentes des étudiants de l’ENSTA Bretagne pour leurs projets.
Sujet ENSTA ParisTech
Cartographie sous-marine à l’aide d’un capteur optique
La cartographie sous-marine à l’aide de capteur acoustique permet de rendre compte très fidèlement la géométrie des fonds sous-marins mais à l’inconvénient de ne pas restituer les couleurs. Ce projet a pour objectif d’évaluer la possibilité de cartographier des fonds sous-marins à l’aide d’un capteur optique afin de restituer la colorimétrie des objets étudiés. Dans ce projet, un ROV est utilisé pour déplacer une caméra optique afin de permettre la génération d’une mosaïque d’images. Un ensemble de traitements d’images est également étudier afin de filtrer les images sous-marines capturées.