Architectures Novatrices pour Capteur Fibre Optique Acoustique Distribué – ANTIPASTI

Le déploiement de systèmes DAS (Distributed Acoustic Sensing) est en plein essor, aussi bien pour des applications civiles que militaires. Ces systèmes permettent notamment la surveillance acoustique passive sous-marine. Actuellement, les systèmes DAS disponibles ont des résolutions spatiales de quelques mètres et permettent d’interroger de longues distances de fibre (>100 km) déployées. La résolution spatiale des systèmes existants est limitée par la largeur de l’impulsion optique utilisée par l’interrogateur et envoyée dans la fibre pour détecter et localiser la perturbation acoustique.
Dans le cadre d’une thèse CIFRE-AID, Thales a développé un interrogateur DAS FMCW avec des résolutions inédites et parfaitement en phase avec les nouveaux besoins exprimés pour des applications civiles et militaires, et notamment, celles liées à la dronisation de la lutte sous les mers.
Comme pour tous les interrogateurs DAS, la compacité, la consommation et la quantité de données générées sont des verrous importants à la miniaturisation et à l’embarquabilité d’un système DAS. Dans ce cas particulier, la solution implémentée à Thales depuis 2019 repose sur la correction numérique des imperfections de la modulation de fréquence du laser émetteur. Si cette technique de correction numérique, issue de travaux de TRT sur les systèmes lidar, permet d’avoir une mesure plus résolue spatialement et temporellement, elle impose davantage de contraintes sur le bloc numérique en terme de capacités de calcul et d’acquisition.
Afin de répondre au mieux aux besoins stratégiques de la défense, le projet ANTIPASTI propose une approche novatrice et globale sur les architectures numériques qui composent un DAS FMCW (algorithmie, précision numérique ajustable et efficacité énergétique) ainsi que sur leur intégration avec des blocs optiques originaux.
Le premier objectif du projet est d’améliorer le bloc de traitement (1) au niveau de l’algorithmie (pour s’assurer que le traitement est efficace, via notamment sa parallélisation) et des fonctions de calcul correctement utilisées et dimensionnées ; (2) au niveau de l’implémentation des fonctions logicielles sur des cœurs de calcul ayant la meilleure efficacité énergétique, avec un transport des données efficace ; et (3) au niveau de la précision numérique en mettant en œuvre un code de précision mixte pour une plus grande efficacité tout en garantissant la stabilité numérique des résultats.

Ce travail de montée en maturité permettra de fournir un premier « bloc numérique » optimisé haute performance et compatible avec les interrogateurs DAS MFCW existant chez Thales (TRT et UWS). D’autre part cette optimisation du bloc numérique permettra d’identifier la meilleure configuration matérielle et logicielle qui soit compatible avec un DAS embarqué.
Le deuxième objectif d’ANTIPASTI est en effet la conception d’un DAS portable adapté aux besoins défense. Ce type d’interrogateur n’existe pas à notre connaissance.
En plus de demander un effort particulier sur la gestion des données et la consommation électrique globale, une refonte du cœur optique est nécessaire, en ayant recours à la photonique intégrée pour certaines fonctions. Un nouveau bloc optique sera donc intégré avec un second bloc numérique de SWAP réduit cette fois.

Afin de valider les améliorations apportées au système, et quantifier l’écart de performance entre un DAS portable et un DAS FMCW statique traditionnel, des tests en conditions simulées réalistes (cuve et environnement contrôlé bas bruit) sont prévus à TDMS. Une attention particulière sera portée sur la résolution spatiale minimale accessible par ces deux interrogateurs.
En combinant l’expertise d’un laboratoire de renommée mondiale sur le calcul haute performance (LIP6) et celle des experts de Thales R&T et de Thales DMS, ANTIPASTI fournira une montée en maturité ambitieuse et cohérente des interrogateurs DAS en cours de développement à THALES depuis 2019.