Les sondeurs équipés de transducteurs CHIRP sont dorénavant accessibles au grand public,voici mes explications sur la technologie et mon opinion sur la nécessité ou non de changer son combiné pour obtenir du CHIRP.

Un nouveau billet sur la technologie CHIRP, acronyme de Compressed High Intensity Radar Pulse (Signal Radar Compressé de Haute Intensité).
En réalité ce que les marques annoncent comme une innovation est en réalité une technologie assez vieille puisqu'elle est utilisée par l'armée britannique depuis le milieu du 20 ème siècle. Avec la réduction du coût de l’électronique et les hautes capacités de calcul actuelles la technologie est désormais accessible au grand public.


Les bases du son

Pour comprendre le fonctionnement du CHIRP, il faut rappeler les bases du son et donner un peu de vocabulaire.
  • Le son est une vibration qui se propage sous forme d'ondes. Le son ondule à une fréquence qui peut être audible à l'homme ou non.
  • Dans le cas des sondeurs, les sons émis sont des ultrasons, inaudibles à l'oreille humaine, ils possèdent une fréquence située entre 20kHz et 10000kHz.
  • Selon le fluide (eau, air,etc...) que le son traverse, sa célérité (vitesse) sera plus ou moins grande.
  • Dans l'eau, la vitesse approximative d'un son est de 1500m/s, dans l'air 340m/s, la vitesse peut varier légèrement selon la température et la salinité de l'eau, à noter que la fréquence ne modifie jamais la célérité.
  • Un son possède une grandeur physique nommée longueur d'onde. C'est la longueur en cm ou mètre de l'onde dans le fluide qu'il traverse (eau, air..).
  • Cette valeur dépend de la vitesse du son, de la fréquence et du nombre de cycles de sinusoïdes à cette fréquence. La durée d'un cycle de fréquence f se calcule avec la formule 1/f.
  • La résolution est la distance minimale entre deux objets qu'un sondeur sera capable d'afficher.




Fonctionnement des transducteurs monofréquence

Avec les sondeurs monofréquence, le transducteur émet un brève signal sonore à une fréquence fixe comme 83kHz ou 200kHz puis passe en mode réception en attendant le retour de l'onde qui a 'rebondi' sur les poissons et le fond. Le signal qui revient vers le sondeur, est une copie retardée et atténuée du signal émis.
Une onde courte améliore la résolution mais le signal est faible, limité en profondeur et sera pollué par des signaux parasites ce qui engendrera du bruit à l'écran.
Inversement une onde plus longue permet de mieux pénétrer la couche d'eau, de réduire le bruit mais la précision est hautement altérée.

La distance entre les deux poissons est < à la longueur d'onde, on verra bien deux poissons à l'écran

Fonctionnement du CHIRP


Le principe du CHIRP est de conjuguer signal long, puissance du signal et précision...ce qui est antinomique avec ce que je viens de vous raconter juste auparavant.
Au lieu d'envoyer simplement un signal de fréquence fixe, la technologie CHIRP module un signal de fréquence fixe (nommé 'porteur' en physique) sur une plage de fréquences comme de 130 à 210kHz.
La modulation de fréquence créé un signal avec une 'signature' unique.

Modulation de fréquence

Dès que le signal revient au transducteur, il temporise pour recevoir la totalité du signal (qui est long) puis compresse le signal grâce à une fonction de corrélation entre le signal reçu et la forme de signal attendue. Le résultat en sortie de ce traitement électronique est un signal court de grande amplitude. C'est la durée en temps de cette courte impulsion qui va déterminer la résolution d'un signal CHIRP. Cette durée s'avère être approximativement égale à la durée 1/largeur de bande.
Avec cette technique on obtient une résolution (séparation de cible) non pas en se basant sur la longueur d'onde mais sur la différence des fréquences qui ont servis à la modulation (appelée largeur de bande ou bande passante).

La compression du signal permet d'obtenir une excellente résolution





Pour résumer:

  • Le CHIRP envoie un signal ultrason modulé sur une plage de fréquences comme pour une radio FM.
  • Ce signal modulé possède une fréquence sous-jacente fixe nommée fréquence porteuse.
  • La durée d'envoi de l'ultrason est bien plus importante qu'en fréquence fixe.
  • La longueur d'onde très importante ne détériore pas la résolution.
  • La résolution d'un signal CHIRP est déterminée par la plage de fréquences du signal modulé, plus grande est cette plage, meilleure sera la résolution.



Comparaison des résolutions théoriques CHIRP vs mono fréquence:
La précision des sondeurs mono fréquence est simple à calculer c'est approximativement :
Résolution = Longueur d'onde * Vitesse du son / 2
avec Longueur d'onde = (1 / fréquence) * nombre de cycles.
Pour un sondeur de fréquence 200kHz et de 17 cycles (donnée variable); une vitesse du son à 1500m/s; la résolution est d'environ  6.5cm.
Pour un sondeur de fréquence 50kHz, la résolution en supposant l'envoi de 20 cycles est de 30cm.

Même exercice pour le CHIRP, par exemple pour une plage de fréquence de 95 à 155 kHz, la largeur de bande est de 60kHz :
Résolution = Vitesse du son / (2 * Largeur de bande)
Résolution = (1500) /(2 *60 000) = 1.25cm

Pour une plage de fréquence de 25-45kHz on perd en résolution :
Résolution = (1500) /(2 *20 000) = 3.75cm

Sur les basses fréquences le gain est considérable, c'est dans ce domaine que les transducteurs CHIRP sont bien supérieurs aux monofréquences.

Mon avis sur le CHIRP

La puissance de la technologie CHIRP dépend grandement de la qualité du matériel. Depuis 2017 on peut noter un gain de qualité sur les sondeurs grand public comme les Humminbird Helix G2N ou les  Raymarine Dragonfly qui fournissent ouvertement les plages de fréquences balayées. Les marques qui ne publient pas ces valeurs

Le CHIRP haut de gamme utilise un traitement matériel/électronique qui nécessite une puissance de calcul supérieure et donc du matériel plus cher. Avec les transducteurs Airmar ou Raymarine, le traitement est purement électronique, bien plus efficace, le prix global d’un bon transducteur CHIRP est supérieur à 1000€…
Les leaders du marché communiquent ouvertement sur les caractéristiques de leur matériel, notamment les angles, les plages de fréquences supportées et un indicateur de performance nommé Q qui se situe entre 1 et 35. Un Q élevé pour les premiers prix, un Q de 1 ou 2 correspond aux plus performants avec une puissance de signal élevée, une excellente qualité des composants électronique et une large bande passante qui garantissent une excellente résolution.

Pour conclure, le vrai CHIRP a un coût. Son intérêt principal est l’excellente résolution à basses fréquences et la puissance du signal généré qui permet d’atteindre de grandes distances. En mer ou dans les grands lacs alpins, utiliser un transducteur CHIRP apporte un énorme gain de résolution et de réjection de bruit, pour les transducteurs CHIRP premiers prix on gagne à basse fréquence mais la révolution est très loin d’être au rendez vous et la promotion faite au CHIRP est surtout du marketing.

Que propose les constructeurs ?


  • Chez Humminbird, le CHIRP est proposé sur les gammes HELIX G2 et G2N de série, et sur les ION et ONIX avec achat de la black box ou 'boite noire' SM3000 et l'achat d'un transducteur CHIRP compatible.


Black box Humminbird SM3000

A noter que les séries Helix G2 et Helix G2N proposent la technologie CHIRP 'built-in' avec les plages de fréquences communiquées.
  • Low CHIRP : 28-64 kHz => résolution 2cm
  • Medium CHIRP : 65-135kHz =>résolution 1cm
  • High CHIRP : 135-250kHz => résolution 0.65cm

Humminbird Helix 12



  • Chez Lowrance, les anciennes séries Elite, les nouvelles Hook et Elite Ti proposent un CHIRP que j'appelle 'bas de gamme' puisque le traitement du signal est logiciel. La plage de fréquences non communiquée doit être faible. A noter que la sonde Lowrance TotalScan  regroupe le CHIRP le StructureScan, et le DSI en un seul transducteur. Le mode High CHIRP envoie des sons autour de 200kHz et Medium CHIRP autour de 83 kHz.
Dans le haut de gamme, la série HDS reçoit aussi le CHIRP à condition d'y ajouter le boitier Lowrance SonarHub et une sonde compatible (Airmar, Raymarine, etc..)

Lowrance SonarHub


  • Chez Garmin, la règle des boitiers est aussi respectée puisque la marque propose 3 boîtiers avec des capacités différentes, les GCV 10, GCV 25 et GCV 26 qui s'interfacent avec la gamme GPSMAP. Libre à vous ensuite de choisir la sonde CHIRP compatible.
Garmin propose aussi un transducteur CHIRP, sur le même principe que la gamme Elite/Hook de Lowrance,le Garmin DownVU CHIRP 500W. On peut saluer la transparence de Garmin qui contrairement à Lowrance indique les fréquences balayées avec ce transducteur : 245-275 kHz et 445-465 kHz (2.5cm de séparation de cible théorique avec le calcul indiqué au dessus).
Garmin DownVU CHIRP 500W



Pour aller plus loin:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Compression_d%27impulsion

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Sébastien Merceron

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