Étude et Développement d’un Système de Communication Hybride à Faible Consommation entre un Drone Aérien et des Robots Sous-Marins pour la Collecte de Déchets

Les systèmes de communication hybrides entre drones et robots sous-marins connaissent un développement rapide, portés par l’utilisation des drones pour la surveillance, le suivi et le transport, et par celle des robots sous-marins pour l’exploration, l’échantillonnage ou encore la collecte de déchets. Cette dernière application demeure toutefois limitée : les solutions actuelles reposent sur de grands navires peu autonomes, sans capacités de tri ni d’identification automatisée, ce qui engendre des coûts élevés ainsi qu’un impact écologique significatif. À l’inverse, les systèmes robotiques émergents permettent d’automatiser le tri et d’assurer la transmission de données entre robots ou vers des centres de traitement, grâce à des communications adaptées aux environnements aérien et sous-marin. Dans ce contexte, en partenariat avec l’entreprise NOVATIEL, qui développe une flotte de robots sous-marins autonomes et de drones collaboratifs capables de détecter et de récupérer des déchets tout en assurant un suivi en temps réel de la qualité de l’eau, cette thèse s’inscrit comme une contribution essentielle à cet objectif global, en constituant une brique technologique dédiée aux communications hybrides. Un enjeu central consiste à renforcer l’assistance aux robots grâce à des drones jouant un rôle de relais entre ces derniers et les centres de contrôle. Cela implique la mise en place d’une communication robuste entre des milieux aux propriétés très différentes : les ondes radio ne se propagent pas dans l’eau, tandis que les signaux acoustiques sous-marins sont inefficaces dans l’air. D’où la nécessité de concevoir une solution de communication hybride reposant sur un dispositif intermédiaire, généralement assuré par des bouées relais. 

Le projet de thèse s’inscrit dans cette dynamique et vise trois objectifs principaux : développer un modèle de propagation de l’information, améliorer les techniques de transmission de l'information et de traitement du signal, et concevoir un système de communication innovant à l’interface entre les ondes acoustiques et radio, caractérisé par une très faible consommation énergétique.

L’IRSEEM, institut de recherche créé en 2001 par l’ESIGELEC avec le soutien d’acteurs industriels et institutionnels, développe une recherche partenariale et des activités de transfert technologique autour des systèmes embarqués, en lien étroit avec les besoins des secteurs automobile, aéronautique, électronique, télécommunications et énergie. Ses thématiques évoluent en fonction des enjeux économiques, environnementaux et sociétaux, et ses travaux sont reconnus par des labels institutionnels. L’institut remplit quatre missions principales : la formation à et par la recherche, la production et la diffusion de connaissances scientifiques, le maintien de l’excellence académique, et la réponse aux besoins industriels.

Ces pôles, structurés autour de compétences clés et de moyens mutualisés, couvrent notamment l’électronique et les systèmes (électromagnétisme, CEM, hyperfréquences), l’automatique et les systèmes (contrôle, diagnostic, surveillance) ainsi que l’instrumentation, l’informatique et les systèmes (signal, robotique, vision 3D et systèmes communicants).

Solides connaissances en électronique générale (circuits, analyse fréquentielle, traitement du signal et propagation), ainsi que des connaissances en radiofréquences et des bases en acoustique sont appréciées. La maîtrise d’outils de simulation tels que MATLAB et des simulateurs de circuits de type SPICE est requise. Un bon niveau d’anglais scientifique, à l’écrit comme à la lecture, est également attendu.