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8 octobre 2018

Etude comparative de capteurs pour la limitation des risques de collision lors de la reprise de vue des drones sous-marins : CDD 6 mois Thales/Région Bretagne


Catégorie : Post-doctorant


Equipe encadrement académique :

-Christophe Sintes, Directeur d’Etudes HDR,IMT Atlantique, site de Brest / Lab-STICC, équipe TOMS, christophe.sintes@imt-atlantique.fr

-Frédéric Maussang, Maître de Conférences, IMT Atlantique, site de Brest / Lab-STIC, équipe TOMS, frederic.maussang@imt-atlantique.fr

Industriel support :

-Thales DMS, Brest (contact : Franck Florin).

Autre partenaire :

-Sea Test Base, association Celadon (Yves Auffret) : acquisition des données.

Contexte :

Le développement des robots autonomes dans le milieu maritime est devenu un facteur majeur de la transformation numérique appliquée au milieu maritime. Les robots et leur impact sur les opérations de surveillance et d’intervention est grandissante parce que les robots sont de plus en plus autonomes. Pour preuve l’exploitation pétrolière utilise depuis de nombreuses années des robots téléguidés, appelés Remote Operated Vehicle. Désormais ces robots sont des Autonomous Underwater Vehicle, autrement dit ces robots ne sont plus reliés au navire de manière physique. Ils remplissent les taches de surveillance en totale autonomie et commencent même à effectuer des opérations de maintenance en milieu profond de manière quasi autonome.

En particulier, les robots sous-marins (UUV : Unmanned Undersea Vehicles) entièrement autonomes représentent un enjeu majeur de développement, et ce pour de nombreuses applications militaires et civiles (surveillance, maintenances d’infrastructures portuaires, de transport d’énergie, d’installations off-shore ou EMR). Plusieurs sujets de recherche de pointe sont concernés par l’autonomie grandissante de ces robots comme les sujets de Docking, denavigation avec recalage, de mise à l’eau ou de récupération.

Pourtant pouvoir évoluer au niveau maximum d’autonomie, sans aucun contrôle opérateur, les robots maritimes doivent pouvoir garantir une fonction de base de la navigation qui est leur insertion dans le trafic maritime en toute sécurité. Ainsi autant la mise à l’eau d’un ou de plusieurs robots estune décision humaine, autant la fin de mission de ce type de robots est automatique et gérée par l’intelligence et la capacité de perception embarquée : le robot est autonome. Par ailleurs la remontée en surface d’un UUV n’est pas exempte de risque pour le robot mais aussi pour les autres utilisateurs du plan d’eau. Ce point est particulièrement crucial sur les zones de fort trafic, à proximité des ports ou sur les grandes routes maritimes.

L’objectif de la recherche est alors de définir le meilleur dispositif de détection de navire de surface présentant un risque de collision potentiel, pouvant équiper un drone sous-marin et examiner le rapport cout performances.

 

Travaux demandés :

De par la nature complexe du milieu marin en termes de visibilité et d’homogénéité dans le temps et l’espace, le travail de recherche porte sur une approche multidisciplinaire relative aux capteurs intelligents.

Le travail demandé pourra alors se décomposer de la manière suivante.

-Dans un premier temps, il faudra faire l’inventaire le plus complet possible des capteurs disponibles : optiques, acoustiques, électromagnétiques… actifs et passifs, pouvant être embarqués à bord d’un drone sous-marin. Cet inventaire devra s’appuyer en particulier sur les propriétés de portabilité par le vecteur, de disponibilité de l’information captée (dans le temps et l’espace) et éventuellement de coût ;

-Dans un deuxième temps, il faudra évaluer et comparer ces solutions, en termes de faisabilité et de performance, en estimant les risques de collision (probabilités de détection et de fausse alarme, courbes ROC,…). Cette étape fera appel à des algorithmes de traitement de l’information, de détection, de classification et éventuellement d’identification spécifiques à chaque capteur étudié. Cette étude devra prendre en compte le contexte d’utilisation du drone, notamment concernant l’état de mer et le milieu d’utilisation (petits ou grands fonds, proximité de la côte,…) ;

-Dans un troisième temps, on devra évaluer ces mêmes performances dans les cas d’utilisation combinée de plusieurs de ces capteurs, en termes d’amélioration de celles-ci et de la complémentarité entre les informations fournies par les capteurs. Des approches fusion probabilistes et/ou possibilistes seront nécessaires pour cette étape ;

-Pour terminer, les algorithmes ainsi développés et performances estimées devront être validés par des tests en mer, en plus des simulations utilisées précédemment. Cette partie bien qu’a priori simple est certainement la partie la plus délicate car elle regroupe un besoin large en compétences pour aboutir à l’intégration d’un capteur sur ROV ou AUV. Plus précisément cela requiert des aptitudes aux essais en mer, en électronique (intégration du capteur), de programmation (systèmes embarqués). C’est la raison principale pour laquelle ce travail doit être confié à un post-doctorant qui possède les bases de robotique et de traitement d’informations sous-marines (sonar, caméra, etc.).

 

Déroulement de l’étude sur 18 mois :

-Analyse de l’état de l’art en termes de capteurs et d’algorithmes de traitement et de détection (4 mois) ;

-Mise en place d’une démarche d’analyse de performances et application dans un environnement simulé (8 mois) ;

-Mise en place d’un processus de validation en conditions réelles (6 mois);

 

Environnement technique

 

Le travail se fera essentiellement dans les locaux de l’IMT Atlantique, site de Brest.

Des déplacements et des séjours à Thales DMS Brest sont à prévoir.

 

Environnement informatique :

-Utilisation de Matlab et/ou Python et des bibliothèques dédiées au calcul scientifique, au traitement du signal et des images (NumPy, SciPy, OpenCV,…) ;

-Utilisation possible du langage C/C++ pour le travail sur les données réelles.

Profil du candidat :

Il devra avoir des compétences en traitement du signal, en programmation informatique et en anglais pour la rédaction de rapport et d’articles.

Le post-doctorant devra en outre répondre aux exigences suivantes, imposé par les financeurs, à savoir la Région Bretagne et Thales DMS :

-Avoir séjourné en France au maximum 18 mois sur les 3 dernières années ;

-Il devra signer un accord de non divulgation.

 

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