Stage – Amélioration de la compensation des navires et des drones en magnetométrie vectorielle embarquée
A propos de nous
Le Shom est l’opérateur public pour l’information géographique maritime et littorale de référence.
Établissement public administratif sous tutelle du ministère des armées, il a pour mission de connaître et décrire l’environnement physique marin dans ses relations avec l’atmosphère, avec les fonds marins et les zones littorales, d’en prévoir l’évolution et d’assurer la diffusion des informations correspondantes.
L’exercice de cette mission se traduit par trois activités primordiales :
L’hydrographie nationale, pour satisfaire les besoins de la navigation de surface, dans les eaux sous juridiction française et dans les zones placées sous la responsabilité cartographique de la France ;
Le soutien de la défense, caractérisé par l’expertise apportée par le Shom dans les domaines hydro-océanographiques à la direction générale de l’armement et par ses capacités de soutien opérationnel des forces ;
Le soutien aux politiques publiques de la mer et du littoral, par lequel le Shom valorise ses données patrimoniales et son expertise en les mettant à la disposition des pouvoirs publics, et plus généralement de tous les acteurs de la mer et du littoral.
Mission proposée
Contexte
Pour connaître et décrire l’environnement physique marin et assurer ses missions d’hydrographie nationale, de soutien à la Défense et aux politiques publiques de la mer et du littoral, le Shom acquiert, traite, exploite et valorise des données de géophysique marine et, en particulier, des données magnétiques. La caractérisation du champ magnétique en milieu océanique nécessite d’exploiter des informations issues de différentes sources (i.e. mesures par satellites, avions, bateaux, drones et au sol) et de mettre en œuvre des méthodes de traitement, de fusion et de modélisation adaptées pour répondre aux besoins des opérationnels et des scientifiques.
Le Shom travaille à l’amélioration de ses méthodes et techniques d’acquisition et de traitement des données magnétiques marines, avec pour objectifs une meilleure cartographie de l’environnement géophysique et la détection optimisée d’objets anthropiques.
Historiquement, la mesure magnétique est réalisée en tractant des capteurs scalaires (type Overhauser) à bonne distance du porteur. Cette mise en œuvre est contraignante et la localisation des mesures est souvent imprécise. Une des pistes d’innovation est d’embarquer les capteurs directement sur les plateformes (navires et drones). Dans ce contexte, seuls les capteurs vectoriels 3 composantes (type fluxgate) permettent de mesurer le champ magnétique environnant à condition de correctement compenser les effets électromagnétiques du porteur. Les travaux réalisés ces dernières années, notamment au travers du projet MAGIDRO, ont permis de mettre en place une méthodologie d’acquisition et de traitement des données vectorielles embarquées avec des résultats prometteurs à visées opérationnelles. La compensation du porteur reste cependant un sujet d’études pour améliorer le rapport signal sur bruit et encore se rapprocher des performances des capteurs scalaires remorqués.
NB : Le projet « mesures MAGnétiques Innovantes par DROnes » (MAGIDRO) est un contrat de recherche contractualisé entre le Shom, le CNRS et l’Institut Terre et Environnement (ITES) de l’Université de Strasbourg dans le cadre du Projet de Technologies de Défense « Applications Opérationnelles en Géophysique » (APOGE) de l’Agence Innovation Défense (AID) et de la Direction Générale de l’Armement (DGA).
Principales missions
L’objectif du stage est l’évaluation de solutions jugées prometteuses de compensation des effets du porteur et complémentaires à celles développées dans MAGIDRO. Au moins deux pistes de travail sont identifiées. Une première visera à transposer au monde marin la méthode classiquement utilisée en aéromagnétisme depuis des décennies (W. E. Tolles and J. D. Lawson, “Magnetic compensation of MAD equipped aircraft,” Report 201-1, 1950). Une seconde s’appuiera sur des méthodes d’intelligence artificielle (IA) pour exploiter la relation existante entre l’attitude du porteur (en cap, roulis et tangage) et le signal magnétique mesuré.
Les travaux demandés consisteront à mettre de place les méthodes en lien avec l’équipe géophysique du Shom et développer les outils informatiques associées pour en évaluer l’apport. Les tests seront réalisés sur des données synthétiques mais également sur des données Shom récentes, acquises par des navires et par des drones.
Les travaux demandés s’articuleront autour des tâches suivantes :
· Prise de connaissance du sujet et des outils existants au Shom ;
· Bibliographie technique et scientifique ;
· Réflexions méthodologiques sur les pistes de travail identifiées ;
· Développement de codes de calcul ;
· Tests et validation sur données synthétiques ;
· Exploitation de données réelles et analyse des résultats ;
· Rédaction d’un rapport.
Le stagiaire sera intégré au sein du Département Géophysique Marine du Shom à Brest.
Notre profil idéal
Formation : Stage de fin de cycle (master / ingénieur).
Compétences techniques souhaitées :
· Connaissances générales en géophysique, en particulier en méthodes potentielles ;
· Compétences sur en méthodes inverses et d’intelligence artificielle (IA) ;
· Maîtrise des O/S Windows et Linux ;
· Solides notions en programmation informatique (python, C/C++, Matlab ou autres langages) ;
· Expérience des outils : Generic Mapping Tools, QGIS, Geosoft Oasis montaj ;
· Niveau en anglais suffisant pour comprendre la littérature scientifique.
Qualités personnelles :
· Aptitude au travail en équipe ;
· Autonomie et esprit d’initiative ;
· Rigueur et persévérance ;
· Capacités de synthèse et de rédaction.