Cooperation of a fleet of underwater gliders for GHOM and LSM applications
Coopération de flotte de planeurs sous-marins à des fins de GHOM et LSM
Résumé
The work carried out in this Cifre-Défense thesis focuses on the development of tools enabling
the cooperation between several underwater gliders of a fleet in order to fulfil a data acquisition
requirement over areas with very large spatio-temporal scales. Our objective is to ensure the
geographical coverage of an area of interest, which may include exclusion zones, in an optimal way
in terms of mission duration, distance covered or energy consumed by the fleet, with a constraint
related to the use of this type of underwater vehicle : asynchronous communications between the
different vehicles of the fleet. The approach we developed consisted in designing a mission simulator
to extract the main variables of interest in the piloting of gliders : energy consumed, time and
distance travelled. Secondly, we developed an original method based on the theory of weighted
graphs, which consists of minimising various cost functions constructed from these variables in order
to optimise the trajectories of each glider in the fleet and the glider’s flight profile in the water
column. The interests and contributions of the method were confirmed using a real experimental
mission in the Mediterranean Sea.
Les travaux menés dans le cadre de cette thèse Cifre-Défense portent sur le développement d’outils
permettant une coopération entre plusieurs planeurs sous-marins afin de répondre à un besoin
d’acquisition de données sur des zones à très larges échelles spatio-temporelles. Notre objectif est
d’assurer la couverture géographique d’une zone d’intérêt pouvant inclure des zones d’exclusion, de
manière optimale en durée de mission, distance parcourue ou d’énergie consommée par la flotte avec
une contrainte liée à l’utilisation de ce type d’engin sous-marin : l’asynchronisme des communications
entre les différents engins composant la flotte. L’approche développée consiste en la conception
d’un simulateur de mission afin d’en extraire les principales grandeurs d’intérêt dans le pilotage
des planeurs : l’énergie consommée, le temps et la distance parcourue. Dans un second temps, nous
avons développé une méthode originale reposant sur la théorie des graphes pondérés consistant à
minimiser différentes fonctions de coût construites à partir de ces grandeurs dans le but d’optimiser
les trajectoires de chaque planeur de la flotte ainsi que le profil de vol du planeur dans la colonne
d’eau. Les intérêts et les apports de la méthode ont été confirmés à l’aide d’une mission expérimentale
réelle en mer Méditerranée.
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