MCOT finale

49030BUVATNicolas
Identification de milieux aquatiques avec un échosondeur
Passionné de pêche depuis mon plus jeune âge le perfectionnement des différentes techniques de
pêche m’a toujours intéressé. La connaissance de le composition et du relief des milieux
aquatiques ainsi que l’identification d’individus jouent un rôle indéniable dans la pratique de la
pêche à mon sens.
Mon Tipe s’inscrit donc dans le thème de l'année en se basant sur l’étude d’un capteur dérivé
du radar fondé sur des cycles d'émission et de réception d’ondes acoustiques dans l’eau.
Le candidat atteste avoir travaillé en monôme.
Positionnement thématique (ÉTAPE 1) :
- PHYSIQUE (Physique Ondulatoire)
- SCIENCES INDUSTRIELLES (Génie Mécanique)
- SCIENCES INDUSTRIELLES (Electronique)
Mots-clés (ÉTAPE 1) :
Mots-clés (en français)
Compression d'Impulsion par Modulation de Fréquences
Multifaisceaux
Monofaisceau
Fréquence
Colonne d'eau
Mots-clés (en anglais)
Compressed High Intensity Radiated Pulse (CHIRP)
Multi-beam
Single-beam
Frequency
Water column
Bibliographie commentée

L’arrivée de l’échosondeur a révolutionné le milieu de la pêche en rendant le pêcheur capable
repérer les bancs de poisson, comprendre la topographie aquatique, optimiser les trajectoires et
les techniques de pêche et réduire les temps de recherche des espèces prospectées.[1]
L’intérêt de l’utilisation de l’échosondeur réside dans la corrélation entre la nature du fond et
les espèces prospectées qui y vivent. Les zones de reproduction de différentes espèces aquatiques
se font souvent sur un type de substrat précis. En réalité l’une des principales améliorations des
échosondeurs recherchée par les pêcheurs est la possibilité de reconnaissance automatique du
fond. Certains sont mono-faisceaux c’est à dire que la direction d’émission réception est unique
et verticale. La propagation angulaire est limitée car l’ouverture du faisceau est très étroite elle
varie entre 5 et 20 degrés en général. [2]
D’un point de vue purement technique. La plus ancienne technologie de sondeur monofaisceau
appelée Broadband envoie des ondes à fréquence uniques appelées ping à des fréquences de 200
à 50 kHz, les plus hautes produisant une meilleure résolution et les plus basses étant capables d’
atteindre de plus grandes profondeurs. Ce type de sondeur émet toujours ses ondes sous la
forme d’un cône, l’angle de celui ci variant en fonction de la fréquence de sortie de la sonde. De
plus la taille du cône détermine l’étendue de la colonne d’eau visible. [3]
D'autres sondeurs sont multifaisceaux, ils sont donc capables de mesurer la profondeur de la
colonne d’eau en plusieurs points différents. Ils sont peuvent quadriller le fond en même temps
qu’ils se déplacent selon une ou plusieurs directions et avec une résolution bien plus élevée que
les sondeurs mono-faisceaux. En effet le sondeur émet des faisceaux bien plus étroits avec une
très forte récurrence ce qui permet de balayer le fond sur de dizaines de mètres voire des
dizaines de kilomètres en fonction de la profondeur de la colonne d’eau. Une image précise en
trois dimensions du fond peut être obtenue ce qui est pratique pour cartographier les fonds
marins.[4]
Un modèle plus récent et plus avancé du sondeur monofaisceau utilise la technologie CHIRP
(Compressed High Intensity Radiated Pulse) développée d’abord par l’armée et longtemps
utilisées dans les technologies de sondeur et de radar. Les appareils CHIRP transmettent un
signal balayant une large plage de fréquences par impulsion de sondeur balayant la colonne d’
eau en continu de haut en bas. Certaines technologies de sondeurs CHIRP interprètent chaque
fréquence individuellement ce qui permet d’obtenir une image plus claire avec une résolution
bien plus élevée à l’écran. De plus les sondeurs CHIRP sont utilisables selon trois types de
fréquence (faible, moyen et élevé). [5]
Problématique retenue
Est-il possible et cohérent de concevoir un échosondeur entièrement adapté aux exigences du
marché à un prix réduit compte tenu de la complexité technologique de ce système ?

Objectifs du TIPE du candidat
Modéliser de manière théorique le fonctionnement d'un échosondeur pour identifier les
phénomènes et les paramètres influant sur la détection par l'échosondeur. Puis, mise en place
d'un dispositif expérimental primaire de propagation acoustique dans un milieu homogène pour
vérifier les conclusions du modèle de connaissance et identifier l'influence d'autres éventuels
facteurs absents de ce dernier. En définitive, tenter d'élaborer un prototype d'échosondeur
entièrement fonctionnel à partir du modèle de connaissance et du dispositif primaire tout en
gardant un objectif de prix final réduit par rapport au marché.
Références bibliographiques (ÉTAPE 1)
[1] SIMON MEH : Le sondeur ultra-sonore et la pêche maritime : Document non référencé
[2] ÉRIC POULIQUEN : Identification des fonds marins superficiels à l’aide de signaux d’
échosondeurs : https://archimer.ifremer.fr/doc/00106/21709/19288.pdf
[3] LOWRANCE : Principes de base du sondeur et de la sonde : https://www.lowrance.com/fr-
fr/sonar-basics/?srsltid=AfmBOooO4iPlOQclCr-
lDj4vO0NgMIas6b2U6r85UgSq0SbMTM7P3gFF
[4] FLOTTE OCÉANOGRAPHIQUE FRANÇAISE OPÉRÉE PAR L’IFREMER :
Fonctionnement d'un sondeur multifaisceaux : https://www.flotteoceanographique.fr/Nous-
connaitre/Decouvrir/Comprendre/Fonctionnement-d-un-sondeur-multifaisceaux
[5] GARMIN : Technologie CHIRP : https://www.garmin.com/fr-FR/garmin-technology
/marine-technology/sonar/chirp-technology/