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Le CMRE de l'OTAN améliore la détection en temps réel de mines sous-marines

La recherche de mines accélérée par GPU permet de localiser, identifier et classer les mines 50 à 100 fois plus rapidement qu'avec des CPU.

L'OTAN utilise le véhicule sous-marin MUSCLE pour sécuriser les mers

NATO SONAR

Le sonar à ouverture synthétique haute résolution et haute fréquence (SAS) avec accélération GPU sur le véhicule sous-marin autonome MUSCLE rend les mers plus sûres.

Dans l’Adriatique et d’autres mers européennes, le fond marin est jonché de dizaines de milliers de mines, bombes et autres munitions qui ont été perdues ou abandonnées après les Première et Seconde guerres mondiales. En raison du risque d’explosion ou de libération de produits chimiques toxiques, comme le gaz moutarde, ces bombes constituent un danger constant pour les transports de marchandises et les pêcheurs, ainsi que pour l’environnement et la chaîne alimentaire. La suppression des mines est un impératif économique, 80% de tous les transports de marchandises s’effectuant par la mer.

Le Centre for Maritime Research and Experimentation (CMRE, Centre de Recherche et d'Expérimentation Maritime) est un organisme national de recherche et d’expérimentation scientifique de l’OTAN situé à La Spezia, en Italie. Le CMRE relève ce défi grâce à MUSCLE (Minehunting UUV for Shallow water Covert Littoral Expeditions), son véhicule sous-marin autonome à la pointe de la technologie. Doté d’une technologie de sonar à ouverture synthétique haute résolution et haute fréquence (SAS) accélérée par les GPU NVIDIA Tesla, MUSCLE est équipé d'excellentes fonctions de reconnaissance d’objets, de traitement embarqué et de prise de décision intelligente, qui permettent de localiser, d'identifier et de classer les mines en temps réel.

Les SAS avec accélération GPU permettent de détecter des mines en temps réel

Les AUV traditionnels parcourent des trajets de recherche pré-planifiés et enregistrent toutes les données pour permettre un traitement hors ligne. Ils n'offrent pas la flexibilité nécessaire pour s’adapter aux conditions environnementales et aux performances du sonar. L’accélération GPU a augmenté le niveau d’autonomie, permettant d’adopter des comportements adaptatifs. « L’AUV MUSCLE accéléré par GPU rend la recherche de mines plus facile, abordable, fiable et sûre pour l’OTAN », a indiqué Francesco Baralli, assistant scientifique principal au CMRE. « Sans l’accélération GPU, la détection et la classification en temps réel des munitions était pratiquement impossible : l’application SAS s’exécute 50 à 100 fois plus rapidement sur les GPU par rapport aux CPU comparables. »

L’accélération GPU permet également à MUSCLE d'apporter des corrections de trajet en temps réel pour optimiser son efficacité pendant le temps limité (6 heures) qu’il peut passer dans l’eau avant de devoir être rechargé. . L’AUV peut réagir à ce qu’il voit et ajuste sa trajectoire pour offrir une vision plus proche. Il peut même repasser dans la zone si des obstacles bloquent sa capacité à explorer le terrain. MUSCLE peut aider à protéger les navires dans les eaux infestées de mines en envoyant des balises d’avertissement, qui indiquent aux navires en temps réel que des munitions se trouvent sur leur trajet.

La capacité embarquée de traitement par GPU Tesla a remplacé des racks de serveurs basés sur CPU (36 nœuds), précédemment requis pour analyser et classer les mines depuis le bateau assurant la mise à l'eau du véhicule sous-marin. « Le travail que nous menions avec les chasseurs de mines AUV était lent et inefficace », explique M. Baralli. « Nous ne pouvions pas analyser les données avant plusieurs heures suivant le lancement du bateau, et l'AUV devait être redéployé si les images identifiaient un objet incorrect ou si elles étaient floues ou endommagées. Grâce à l’accélération GPU, nos missions sont plus productives et nos résultats d’imagerie SAS se sont incroyablement améliorés, les GPU dépassant de 75 fois les performances des CPU lors de tests en mer. C’est un travail gratifiant que de faire des mers un endroit plus sûr. »

Prochaines étapes : nouvelles applications et données haute résolution en temps réel

Le CMRE estime que les avancements de technologie atteints grâce à l’identification et à la classification d’objets accélérées par AUV pourraient s’appliquer à d’autres domaines, comme la localisation d’objets après une catastrophe naturelle (par exemple des débris générés par un tsunami). Suite aux résultats actuels du programme MUSCLE, l’équipe du CMRE travaille déjà à l'amélioration du GPU embarqué pour réaliser des calculs en temps réel et en haute résolution. De plus, elle poursuit le développement de versions multi-GPU pour ses ordinateurs de recherche sur la terre ferme.

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