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These : Etudes des perturbations du fonctionnement des radars par les éoliennes dans le domaine maritime
17 Février 2023
Catégorie : Doctorant
Lieu : ENSTA Bretagne, 2 Rue François Verny, 29806 Brest Cedex 09.
Laboratoire d’accueil : Lab-STICC – UMR CNRS 6285
Titre : Etudes des perturbations du fonctionnement des radars par les éoliennes dans le domaine maritime
Résumé du projet de thèse
Les travaux programmés dans cette thèse s’intègrent bien dans le cadre de l’observation des différents phénomènes et activités menés en environnement maritime. La fonction d’un capteur d’observation du type radar est de détecter des cibles de différents types (navires, sous-marin en surface…) ; ou bien encore d’imager la surface maritime à la recherche de manifestations d’origine humaine (sillages de navire, hydrocarbures…). Ainsi historiquement, l’observation et particulièrement la surveillance maritime ont toujours eu pour but de sécuriser les zones de transit à fort trafic, comme le rail d’Ouessant en France, mais également d’empêcher la surexploitation des zones de pêche, de surveiller la zone économique exclusive des États…
Il s’agit de proposer des solutions innovantes afin de réduire l’effet des éoliennes offshores sur les fonctions des capteurs maritimes (radar) comme l’étude de nouveaux algorithmes d’extraction de cibles navales noyées dans une mer agitée, étude et développement de nouveau systèmes multifonctions ou encore des capteurs en cours de développement qui sont encore que trop rarement utilisés.
L’ENSTA Bretagne rassemble sur son campus brestois une école d’ingénieurs et un centre de recherche pluridisciplinaires, soit 910 étudiants en cycle ingénieur, formation d'ingénieur par apprentissage, master, mastère spécialisé ou thèse.
Cet établissement public forme des ingénieurs généralistes, capables d'assurer, dans un environnement international, la conception et la réalisation de systèmes de haute technologie pour tous les secteurs de l’industrie : naval, aérospatiale, automobile, télécommunications, énergie, défense… Les domaines de spécialisation proposés sont larges couvrant ainsi les sciences marines (architecture navale, énergies marines renouvelables, hydrographie, systèmes d’observation et robotique autonome) et des défis technologiques pluridisciplinaires (modélisation mécanique, architecture véhicule, pyrotechnie, systèmes numériques et sécurité, management de projets industriels). Les travaux de recherche, menés le plus souvent en fort partenariat industriel, sont conduits au sein de laboratoires multi-établissements : en technologies de l’information et de la communication (Lab-STICC, UMR CNRS 6285), en sciences mécaniques (IRDL, UMR CNRS 6027), en sciences humaines et sociales (CRF, EA 1410).
Localisation du poste
Le poste est localisé à l’ENSTA Bretagne au sein du département STIC. Celui-ci compte une centaine de personnes dont une quarantaine de permanents. Les thématiques d’enseignements se retrouvent principalement dans les spécialités des systèmes d’observation (acoustique, électromagnétique, …), hydrographie, la robotique, l’intelligence artificielle, la modélisation logicielle et la sécurité des systèmes (cyberdéfense). Les enseignants-chercheurs du département sont, pour la grande majorité, membres du Lab-STICC (Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Information, de la Communication et de la Connaissance, UMR CNRS 6285) dont l’ENSTA Bretagne est tutelle. Le laboratoire structure la recherche « des capteurs à la connaissance » en Bretagne océane et regroupe plus de 500 personnes dont 220 chercheurs du CNRS ou des établissements ENIB, ENSTA Bretagne, IMT Atlantique, UBO et UBS.
Résumé du projet de thèse
Les travaux programmés dans cette thèse s’intègrent bien dans le cadre de l’observation des différents phénomènes et activités menés en environnement maritime. La fonction d’un capteur d’observation du type radar est de détecter des cibles de différents types (navires, sous-marin en surface…) ; ou bien encore d’imager la surface maritime à la recherche de manifestations d’origine humaine (sillages de navire, hydrocarbures…). Ainsi historiquement, l’observation et particulièrement la surveillance maritime ont toujours eu pour but de sécuriser les zones de transit à fort trafic, comme le rail d’Ouessant en France, mais également d’empêcher la surexploitation des zones de pêche, de surveiller la zone économique exclusive des États…
Parallèlement, dans de très nombreux pays, dont la France, le nombre de champs d'éoliennes augmente rapidement en réponse à la demande croissante d'énergie renouvelable particulièrement dans le domaine maritime. Bien que la loi "relative à la transition énergétique pour la croissance verte" d'août 2015 prévoit un décret d'application précisant les règles d'implantations des éoliennes vis-à-vis des équipements radars, il s'avère que les critères ne correspondent plus aux contraintes d'aujourd'hui. A ce jour, les études apparaissent bien insuffisantes pour apprécier totalement les impacts (perturbations) de l'éolien sur la nature et encore moins sur le fonctionnement des capteurs déjà présents, comme les radars météorologiques. Il apparait urgent de mieux appréhender la cohabitation éoliennes et capteurs d’observation du type radars, et cela dans un contexte maritime (à ce jour très peu d'études ont abordé cette problématique). C’est bien dans ce contexte d’étude que s’intègre l’objet des travaux prévus dans cette thèse. Avec l’objectif de développer une méthodologie combinant les spécificités des capteurs déployés, la prise en compte des phénomènes physiques issus de l’interaction des signaux avec l’environnement maritime en présence de cibles navales mais surtout des champs d’éoliennes et les méthodes de traitement innovantes des signaux collectés. Des mesures expérimentales effectuées à une échelle réduite (des éoliennes en chambre anéchoïque) seront exploitées pour bien évaluer la méthodologie développée. Les travaux développés permettront de contribuer à une meilleure compréhension et à une caractérisation fine des phénomènes physiques induits par la présence d’une (ou plusieurs) éolienne offshore dans le cadre d’applications d’observation de l’environnement maritime (et tenant compte des différents états de mer, et conditions météorologiques).
Il s’agit de proposer des solutions innovantes afin de réduire l’effet des éoliennes sur les fonctions des capteurs maritimes comme l’étude de nouveaux algorithmes d’extraction de cibles navales noyées dans une mer agitée, étude et développement de nouveau systèmes multifonctions ou encore des capteurs en cours de développement du type « infill radar » qui sont encore que trop rarement utilisés.
Il s’agit donc, à terme, pour les pouvoir publiques, de pouvoir concilier au mieux des impératifs de développement durable (énergies marines renouvelables, parcs d’éolien flottant, hydrolienne) et de sécurité des transports (développement de systèmes de détection d’évènements dangereux (collisions, tempêtes), automatisation accrue des navires).
Ce travail de thèse propose d’y répondre en partie et se veut une réponse à la problématique : Comment concilier développement de l’éolien offshore tout en réduisant fortement leurs impacts électromagnétiques et perturbations sur des zones d’intérêt stratégique ? Dans une moindre mesure, dans le cadre de système d’observation par capteur(s) passif(s) de l’environnement maritime, les éoliennes peuvent-elles être un atout ?
Mots clés
Eolien offshore, capteurs, environnement maritime, signatures EM de cibles (fixes, flottantes, …), détection, Liaison d’observation, propagation des ondes EM, cibles navales, extraction de paramètres d’objets et océaniques.
Compétences attendues
Ce poste est ouvert aux titulaires d’un diplôme d’ingénieur ou d’un Master II (niveau Bac+5) dans l’un des domaines indiqués dans les objectifs, et en particulier les compétences ci-dessous seront appréciées :
- Propagation et interactions des ondes électromagnétiques avec des objets
- Calcul et simulation scientifique
- Traitement du signal
- Facilités en programmation informatique : Matlab, Python, …
Date de début : septembre/octobre 2023
Durée du contrat doctoral : 3 ans
Candidature
Envoyer CV, dernier relevé de notes et une lettre de motivation à :
-ali.khenchaf@ensta-bretagne.fr (Professeur des Universités - Directeur de thèse)
-jean-christophe.cexus@ensta-bretagne.fr (Enseignant-Chercheur - co-encadrant)