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Technologies innovantes d'autonomie et de navires sans équipage pour les opérations maritimes
Solutions de pointe pour la topographie, le positionnement et la détection pour les applications hydrographiques et océanographiques
Solutions robotiques et télécommandées pour la collecte des déchets, les opérations de sauvetage et la collecte de données aquatiques
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Les petits véhicules de surface sans pilote (USV) se situent à l’extrémité compacte des classes de taille d’USV courantes, en dessous des systèmes de classe moyenne, grande et flotte. Dans le domaine des sciences et technologies océaniques, le terme “petit” désigne généralement une plate-forme qui peut être transportée par une petite équipe, lancée rapidement depuis la côte ou un petit bateau et exploitée avec une logistique limitée, tout en transportant des charges utiles spécifiques telles que des sonars, des capteurs de qualité de l’eau ou des instruments météorologiques.
Les petits USV sont souvent choisis pour des missions près des côtes et à l’intérieur des terres, là où les navires avec équipage sont difficiles à justifier en raison du coût, des contraintes d’accès ou des risques pour la sécurité. Les systèmes les plus performants combinent une propulsion efficace (souvent à moteur électrique), un système de navigation embarqué, un logiciel d’autonomie et un système de communication pour la télémétrie et la supervision. En fonction du risque de la mission et de la zone d’opération, la prévention des collisions peut être mise en œuvre à l’aide de radars, de caméras, de l’intégration de l’AIS et de comportements basés sur des règles alignées sur les pratiques maritimes.
HydroBoat 990, un USV à opérateur unique, par SatLab Geosolutions
Les petits USV permettent d’effectuer des levés bathymétriques et de cartographier les fonds marins dans les eaux peu profondes, les ports restreints et les environnements fluviaux où les navires de levés avec équipage ont un accès limité. Les plates-formes compactes peuvent transporter des charges utiles à un ou plusieurs faisceaux avec un contrôle étroit de la ligne pour une couverture répétée.
Pour la surveillance de l’environnement et des côtes, de petits véhicules de surface autonomes permettent la collecte autonome de données sur des paramètres tels que la température, la conductivité, l’oxygène dissous, la turbidité et la chlorophylle. Les modèles d’échantillonnage persistants permettent de saisir la variabilité due aux marées ou aux tempêtes.
Les équipes de recherche océanographique utilisent des USV de recherche portables comme plateformes d’échantillonnage adaptables pour les transects, le maintien des stations et les études de la couche limite de surface. L’intégration d’un logiciel d’autonomie permet de répéter les missions et de réduire la durée d’utilisation des navires.
Les petits USV peuvent contribuer à la recherche halieutique en accueillant des capteurs acoustiques, des caméras ou des ensembles environnementaux qui permettent d’établir une corrélation entre l’habitat et les conditions. La propulsion électrique silencieuse peut être utile dans les zones sensibles.
Pour l’inspection en mer, en particulier l’inspection des vents en mer dans les réseaux littoraux, les petits USV peuvent collecter des données visuelles et des mesures de surface tout en réduisant l’exposition du personnel. La stabilité de la plateforme et la fiabilité des communications sont essentielles dans les zones de trafic maritime actif.
USVSTAR, un USV compact, par AGISTAR
Les missions de surveillance des ports donnent souvent la priorité à la connaissance de la situation, aux patrouilles géofocalisées et à la collecte de données de routine à proximité des infrastructures. La forme compacte des bateaux USV simplifie le déploiement à partir des quais et des rampes d’accès.
Dans le cadre de la surveillance maritime et de certaines opérations de défense, les petits USV (y compris les variantes des USV militaires) peuvent assurer la détection avancée, la reconnaissance des itinéraires ou la surveillance des périmètres avec une empreinte opérationnelle réduite. La charge utile peut comprendre un radar, des capteurs électro-optiques et des communications sécurisées, en fonction des besoins.
Les petits USV peuvent étendre les schémas de recherche, relayer les observations de surface ou fournir des équipements de sécurité légers dans des scénarios contrôlés. Ils sont généralement utilisés pour renforcer, et non remplacer, les équipes d’intervention.
La conception des USV catamarans donne souvent la priorité à la stabilité, à la surface du pont et aux options de montage des capteurs pour les charges utiles d’enquête. La disposition en double coque peut réduire la sensibilité au roulis dans des conditions légères à modérées.
Les plateformes monocoques des USV peuvent offrir une construction plus simple et des profils de croisière efficaces. Elles sont courantes lorsque les besoins en charge utile sont modestes et que la portabilité est le principal critère.
Les configurations des USV gonflables mettent l’accent sur la légèreté et le transport compact. Ils sont souvent choisis pour la surveillance des interventions rapides ou les opérations où le volume de stockage est limité.
Les plates-formes USV modulaires dotées d’une baie de charge utile définie simplifient l’échange entre les sonars, les ensembles environnementaux et les charges utiles de surveillance. Cette approche permet de prendre en charge des flottes multi-missions utilisant des configurations COTS ou des USV personnalisés, ce qui permet une formation, une logistique et une gestion des pièces détachées cohérentes pour des besoins opérationnels variés.
Les systèmes de propulsion électrique des USV sont courants en raison de leur faible signature acoustique et de leur facilité d’entretien. L’autonomie est largement limitée par la batterie, ce qui rend la gestion de la vitesse et la planification des missions essentielles.
Les options hybrides des USV augmentent l’endurance en combinant l’alimentation par batterie et la production d’énergie à base de carburant, tandis que les USV alimentés par l’énergie solaire peuvent prendre en charge des missions de flottement à faible consommation d’énergie. Ces configurations échangent la simplicité contre une plus grande persistance.
Certains petits USV sont conçus pour une autonomie supervisée avec un contrôle de l’opérateur, tandis que d’autres sont principalement des USV télécommandés avec des modes de points de cheminement de base. La bonne approche dépend du risque, de la disponibilité des communications et des contrôles opérationnels locaux.
L’adéquation de la mission est généralement définie par l’endurance (capacité de la batterie et efficacité de la propulsion), la capacité de la charge utile (y compris le volume de la soute et le budget énergétique) et la tolérance à l’état de la mer en fonction de la forme de la coque. Le GPS/GNSS et l’aide inertielle sous-tendent la navigation, tandis que les liaisons de commande et de contrôle peuvent inclure des options de visibilité directe RF, cellulaires ou satellitaires pour les opérations à distance des navires de surface. Pour les travaux d’étude, le montage des capteurs, l’isolation des vibrations et la synchronisation temporelle deviennent aussi importants que la vitesse brute de la plate-forme.
Par rapport aux USV de taille moyenne et aux grands USV, les petits USV offrent généralement un déploiement plus rapide, des coûts d’exploitation plus faibles et un transport plus facile, mais ils ont une masse de charge utile plus faible, une endurance plus courte et une tolérance réduite aux états de mer plus élevés. Les USV de classe flotte sont conçus pour des opérations de longue durée et des missions plus lourdes, tandis que les petits USV sont mieux adaptés à des tâches d’étude et de surveillance de courte durée, à des études pilotes et à des opérations à proximité du rivage. La terminologie varie également : véhicule de surface autonome (ASV), véhicule de surface sans équipage, drone maritime et drone de surface sont souvent utilisés de manière interchangeable avec les USV, de sorte que les spécifications doivent se concentrer sur les performances mesurables plutôt que sur les étiquettes.
Les petits USV utilisés pour les levés et la cartographie s’alignent généralement sur les pratiques de qualité des données décrites dans les directives de l’Organisation hydrographique internationale (OHI), telles que la norme S-44, et peuvent s’appuyer sur les normes de données de l’OHI, telles que les normes S-57 et S-100, pour les produits livrables. L’électronique marine et l’intégration font souvent référence à des conventions d’interface établies telles que NMEA 0183 et NMEA 2000, en fonction de la charge utile et de l’architecture du système de navigation. Pour les exigences liées à la défense, les attentes en matière de conformité environnementale et électromagnétique peuvent faire référence aux méthodes d’essai MIL-STD (par exemple, MIL-STD-810 pour les essais environnementaux et MIL-STD-461 pour la compatibilité électromagnétique), tandis que les comportements opérationnels doivent être évalués par rapport aux pratiques applicables en matière d’évitement des collisions et aux règles de navigation locales.
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