Radars Offshore. Etat de l art et perspectives. Hubert Lagrange *, Arnaud Govaere, Philippe Catillo, Vincent Delcourt, François Huchin.

Transcription

1 Radars Offshore Etat de l art et perspectives Hubert Lagrange *, Arnaud Govaere, Philippe Catillo, Vincent Delcourt, François Huchin Reims 2010 hlagrange@biotope.fr BIOTOPE R&D 22 boulevard du maréchal Foch Mèze

2 Contexte La progression de notre compréhension du comportement des oiseaux en mer passe en grande partie par une augmentation de la pression d observation. Cette mission, habituellement confiée à des ornithologues, pâtit des limites humaines : champs de vision restreint, vision nocturne très limitée, évaluation aléatoire des distances, erreurs, subjectivité, hétérogénéité entre observateurs et coût d intervention. Pour contourner ces difficultés, la mobilisation de radars, initiée depuis la fin des années 60, est de plus en plus fréquente. Ils permettent de collecter des données quantitatives, objectives, de jour comme de nuit, sur des pas de temps pouvant être pluriannuels. Néanmoins, les radars disponibles dans le commerce présentent des portées limitées. Ainsi, un radar bande X de 12 kw permet de détecter un groupe d oiseaux à 5-6 km (Hamer/LPO 2008). Le programme de recherche AVISCAN porté par BIOTOPE, en partenariat avec l IES et Gérard Garnier nous a permis de modifier un de ces radars pour lui permettre de détecter des groupes d oiseaux au-delà de 20 km. Ce gain est permit par une modification de la géométrie du faisceau électromagnétique, concentrant l énergie sur les zones de déplacement effectif des oiseaux.

3 Radar et techniques conventionnelles De manière conventionnelle, les études de déplacement d oiseau en mer se font: Par bateau Par avion Et par radar embarqué

4 Radar et techniques conventionnelles De manière conventionnelle, les études de déplacement d oiseau en mer se font: Par bateau Les inventaires par bateau permettent une le comptage, l identification et la localisation des oiseaux en déplacement ou en stationnement. Il demandent une logistique importante, sont très dépendant de la météo et de la luminosité. Ils sont effectués de manière ponctuelle. Par avion Et par radar embarqué

5 Radar et techniques conventionnelles De manière conventionnelle, les études de déplacement d oiseau en mer se font: Par bateau Par avion Comme les inventaires par bateau, Les inventaires par avion permettent une le comptage, l identification et la localisation des oiseaux en déplacement ou en stationnement. La vitesse de déplacement limite la précision des identification et des localisations. Il demandent une logistique très importante, mais sont moins dépendant de la météo. Ils sont effectués de manière ponctuelle. Et par radar embarqué

6 Radar et techniques conventionnelles De manière conventionnelle, les études de déplacement d oiseau en mer se font: Par bateau Par avion Comme les inventaires par bateau, Les inventaires par avion permettent une le comptage, l identification et la localisation des oiseaux en déplacement ou en stationnement. La vitesse de déplacement limite la précision des identification et des localisations. Il demandent une logistique très importante, mais sont moins dépendant de la météo. Ils sont effectués de manière ponctuelle. Et par radar embarqué

7 Radar et techniques conventionnelles De manière conventionnelle, les études de déplacement d oiseau en mer se font: Par bateau Par avion Et par radar embarqué Cette technique permet de s affranchir d une partie des problèmes météorologiques et elle est indépendante de la luminosité. Le matériel peut fonctionner sur de longues périodes. Elle demande une logistique très importante.

8 Radar et techniques conventionnelles De manière conventionnelle, les études de déplacement d oiseau en mer se font: Par bateau Par avion Et par radar embarqué Cette technique permet de s affranchir d une partie des problèmes météorologiques et elle est indépendante de la luminosité. Le matériel peut fonctionner sur de longues périodes. Elle demande une logistique très importante.

9 Un Radar fonctionnant depuis la côte? Le système radar est de loin celui qui permet de collecter le plus d information, mais son implantation en mer est très coûteuse(plateforme ou bateau). Quelles informations peut-ont attendre d un radar implanté sur le littoral? Densité d activité Orientation des déplacements Couloirs de déplacements, zone de pêche, de stationnement Maisunrayonde5-8kmsuivantletypederadarutilisé Cette portée rarement suffisante pour les problématiques soumises par nos clients Est-il possible de trouver des radars plus performants? Est-il possible de modifier les performance de nos radars?

10 Un Radar fonctionnant depuis la côte? Le système radar est de loin celui qui permet de collecter le plus d information, mais sont implantation en mer est très coûteuse(plateforme ou bateau). Quelles informations peut-ont attendre d un radar implanté sur le littoral? Densité d activité Orientation des déplacements Couloirs de déplacements, zone de pêche, de stationnement Maisunrayonde5-8kmsuivantletypederadarutilisé Cette portée rarement suffisante pour les problématiques soumises par nos clients Est-il possible de trouver des radars plus performants? Radars en bande S, modérément sensibles à la pluie, au bruit de mer, mais ne détectant que de gros objets. Leurs dimensions, leur poids et leur mode d alimentation impliquent une logistique complexe. Est-il possible de modifier les performance de nos radars?

11 Un Radar fonctionnant depuis la côte? Le système radar est de loin celui qui permet de collecter le plus d information, mais sont implantation en mer est très coûteuse(plateforme ou bateau). Quelles informations peut-ont attendre d un radar implanté sur le littoral? Densité d activité Orientation des déplacements Couloirs de déplacements, zone de pêche, de stationnement Maisunrayonde5-8kmsuivantletypederadarutilisé Cette portée rarement suffisante pour les problématiques soumises par nos clients Est-il possible de trouver des radars plus performants? Est-il possible de modifier les performance de nos radars? Radars en bande x, sensibles à la pluie, au bruit de mer, détectant de petits objets. Pourraient bénéficier d une modification du système d émission réception.

12 Modifier un radar en bande X Les radars utilisés en routine sont destiné à la navigation professionnelle, d où une géométrie de faisceau particulière. Lefaisceauradarestémis11 departet d autre de l horizontal, permettant de compenser partiellement le roulis et la tangage du bateau

13 Modifier un radar en bande X Les radars utilisés en routine sont destiné à la navigation professionnelle, d où une géométrie de faisceau particulière. Ce faisceau peut être modifié pour concentrer le rayonnement dans une zone plus étroite. Cela implique la conception et la construction de nouvelles antennes. Antenne d origine

14 Modifier un radar en bande X Les radars utilisés en routine sont destiné à la navigation professionnelle, d où une géométrie de faisceau particulière. Ce faisceau peut être modifié pour concentrer le rayonnement dans une zone plus étroite. Cela implique la conception et la construction de nouvelles antennes. Antenne modifiée

15 Modifier un radar en bande X Les radars utilisés en routine sont destiné à la navigation professionnelle, d où une géométrie de faisceau particulière. Ce faisceau peut être modifié pour concentrer le rayonnement dans une zone plus étroite. Cela implique la conception et la construction de nouvelles antennes. Antenne modifiée

16 Modifier un radar en bande X Les radars utilisés en routine sont destiné à la navigation professionnelle, d où une géométrie de faisceau particulière. Ce faisceau peut être modifié pour concentrer le rayonnement dans une zone plus étroite. Cela implique la conception et la construction de nouvelles antennes. Radar AVISAN II marine Réalisation du prototype V2.0

17 Modifier un radar en bande X Les radars utilisés en routine sont destiné à la navigation professionnelle, d où une géométrie de faisceau particulière. Ce faisceau peut être modifié pour concentrer le rayonnement dans une zone plus étroite. Cela implique la conception et la construction de nouvelles antennes. Radar AVISAN II marine Prototype V2.0

18 Modifier un radar en bande X Les radars utilisés en routine sont destiné à la navigation professionnelle, d où une géométrie de faisceau particulière. Ce faisceau peut être modifié pour concentrer le rayonnement dans une zone plus étroite. Cela implique la conception et la construction de nouvelles antennes.

19 Premiers résultats Exemple d image radar obtenue avec AVISCAN II marine (Frontignan, LR)

20 Premiers résultats Comptages simultanés Antenne conventionnelle (25 kw) et AVISCAN II marine (12 Kw) (Frontignan, LR) Nombre de cibles détectées par km 3 par le 2117 offshore exprimées en % par rapport au nombre de cibles détectées par km 3 par le 2127 d'usine 50 km² 151 km² 302 km² 503 km² 754 km² km² 0-4 km 4-8 km 8-12 km km km km

21 Traitement du signal Les images brutes étaient traitées à la main (comptage et identification des trajectoires). Ces traitement sont soumis à des variations inter-opérateurs et l automatisation du fonctionnement du radar nécessite une automatisation du traitement du signal. Ce traitement nécessite : Le stockage des information dans une base de données (données radar, données météo ) La mise en place d un requêteur spécifique interrogeant la base de donnée La mise en place d une interface de visualisation et de production de représentation visuelle des données (IMH).

22 Traitement du signal

23 Traitement du signal Exemple de carte d activité Les limites actuelles: Parasitage par les bateaux et les avions

24 Traitement du signal Identification des objets en déplacement Filtrage par: vitesse persistance rectitude

25 Traitement du signal Identification des objets en déplacement

26 Traitement du signal Exemple de résultats Juin 2009 nuit 0-5 m/s

27 Traitement du signal Exemple de résultats Juin 2009 nuit 5-10 m/s

28 Traitement du signal Exemple de résultats Juin 2009 nuit +10 m/s

29 Perspectives

30 Applications Études de parcs éoliens offshore Etudes d infrastructures portuaires Recherche fondamentale

31 Remerciements Financeurs OSEO Région Languedoc Roussillon ADEME Partenaires Institut d Electronique du Sud (MP2) Thalès Gérard Garnier EDF-EN VENTURA La Compagnie du Vent WPD

32 FIN