FR2730815A1 - Systeme et procede de detection de bruit - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de détection de bruit. Ce système comprend une unité de réception (12), une unité de traitement (14), et une unité d'interface utilisateur, connectées les unes aux autres. L'unité de réception comprend un réseau acoustique tridimensionnel (24, 27) pour recevoir des signaux acoustiques (16) provenant de différentes directions d'au moins une source de son (20). L'unité de traitement comprend un filtre spatial tridimensionnel pour identifier l'altitude et l'azimut de ces signaux, une base de données sonores (32) contenant des empreintes sonores de sources de son présentant un intérêt, un appareil pour classer les signaux acoustiques avec les empreintes sonores et un appareil pour fournir l'azimut et l'altitude de ces signaux classés.
Description
SYSTEME ET PROCEDE DE DETECTION DE BRUIT
La présente invention concerne généralement un système de détection de la direction et de l'emplacement de sources
de bruit.
Le bruit est omniprésent et, en général, inévitable. Il est difficile d'essayer d'identifier une source particulière de bruit parmi la cacophonie générale. Bien qu'une sirène d'ambulance, par exemple, puisse être entendue, il n'est pas possible de détecter rapidement la direction ou l'emplacement de l'ambulance elle-même. Le but de la sirène est d'alerter les voitures pour qu'elles se retirent du
passage pour permettre à l'ambulance de passer rapidement.
Il est visible que, bien que les voitures entendent clairement la sirène, les conducteurs réagissent lentement étant donné qu'ils sont incapables d'identifier la direction
de l'ambulance en mouvement.
Dans les situations militaires, la capacité d'identifier de manière précise la direction et l'emplacement de la source de tir provenant des forces adverses, est essentielle. Le tir de petites armes provenant à la fois d'une variété de positions et de sources présente une menace majeure pour les forces militaires et les autres agents de protection. Les soldats et le personnel de sécurité peuvent se trouver en prise avec des tireurs d'élite militaires très entraînés, tirant de positions bien préparées, ou avec de
purs amateurs tirant sur eux à partir de la foule.
Les capacités de détection actuelles qui reposent principalement sur la vue et l'audition d'un soldat sont en général inadéquates pour contrecarrer efficacement cette menace, particulièrement dans un environnement o les règles d'engagement excluent toutes les réponses sauf les plus précises et distinctes. La détection tout en conduisant des véhicules ou en pilotant des avions est particulièrement difficile. Les soldats peuvent en fait ignorer qu'ils sont
sous le feu, à moins que leur véhicule soit touché.
Les mortiers et projectiles similaires présentent également une menace significative. La petite taille, la trajectoire courbe et les temps de mise en place et de déplacement rapides de ces armes les rendent extrêmement
difficiles à détecter et à contrecarrer.
Dans un champ de bataille d'infanterie et d'artillerie, le soldat est constamment confronté à des sources de bruit chaotiques qui rendent l'identification correcte et précise des sources de tir extrêmement difficile. La connaissance des directions de ces sources est essentielle pour le soldat
pour viser et tirer efficacement.
Ce scénario est particulièrement aggravé dans des embuscades, dans des conditions d'échos élevés, telles que dans des zones construites et dans le cas de tir circonférentiel. De plus, même avec une seule source de tir, le bruit du coup comprend plusieurs sons provenant de divers emplacements, embrouillant complètement le soldat. Le bruit de fond et les grincements des machines embrouillent davantage la situation et l'identification de la source de tir peut être rendue complètement impossible. Le manque de détection sûre des sources de tir ajouté à l'anxiété générale courante sur le champ de bataille, peut rendre le soldat réellement inefficace. Ses chances de survie sont
également fortement réduites.
Il serait souhaitable de disposer de moyens de détection et de localisation des sources de bruit. Dans les situations de type militaire, il est également souhaitable que le soldat soit capable d'identifier et de répondre aux sources de feu ennemies provenant de francs-tireurs et de la petite artillerie. C'est donc l'objet général de la présente invention de prévoir un système de détection de bruit, qui surmonte les déficiences énumérées ci-dessus, et les autres, des procédés classiques. C'est l'objet de la présente invention de prévoir un système de détection de la source et de la direction de tir
d'armes légères.
Selon l'invention, il est prévu un système de détection de bruit comprenant une unité de réception, une unité de traitement connectée à l'unité de réception et une unité
d'interface utilisateur connectée à l'unité de traitement.
L'unité de réception comprend un réseau acoustique tridimensionnel pour recevoir, généralement simultanément, une multitude de signaux acoustiques provenant de différentes directions. Les signaux acoustiques ont au moins
une source de son présentant un intérêt.
L'unité de traitement traite les signaux acoustiques et comprend un filtre spatial tridimensionnel pour identifier l'altitude et l'azimut de chacun des signaux acoustiques, une base de données sonores contenant une multitude d'empreintes sonores de sources de son présentant un intérêt, un appareil pour classer les signaux acoustiques avec les empreintes sonores et un appareil pour fournir l'azimut et l'altitude de chacun des signaux acoustiques classés. L'unité d'interface utilisateur indique à l'utilisateur les azimuts et les altitudes des signaux acoustiques classés. L'unité de traitement comprend de plus un appareil de filtrage pour filtrer les signaux de bruit
superflus reçus par le réseau acoustique.
En outre, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le réseau acoustique comprend une antenne équipée d'une multitude de microphones situés dans un premier plan et au moins un microphone surélevé situé dans un second plan au-dessus du premier plan. Les multiples microphones sont généralement espacés de manière égale à
l'intérieur de l'antenne.
De plus, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le réseau acoustique est fixé à un chapeau qui comprend un dispositif indicateur de direction pour indiquer l'orientation du réseau acoustique autour d'un axe horizontal et un dispositif d'indication d'angle pour
indiquer l'angle d'inclinaison du réseau acoustique.
En outre, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'unité d'interface utilisateur comprend un appareil pour choisir parmi une pluralité d'éléments d'affichage. L'élément d'affichage comprend un appareil pour afficher l'azimut et l'altitude identifiés de la source de son classée ou consiste en une pluralité de diodes électroluminescentes servant à indiquer l'azimut identifié
de la source de son classée.
En outre, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le filtre spatial comprend un agencement annulaire d'une multitude de filtres directionnels et un appareil pour rechercher une multitude de fréquences dans une période de temps prédéterminée et pour rechercher le signal acoustique, dans une période de temps prédéterminée,
quand la signature sonore du signal acoustique est connue.
De plus, il est prévu un procédé pour détecter le bruit comprenant les étapes consistant à recevoir simultanément une multitude de signaux acoustiques, à avoir au moins une source de son présentant un intérêt, provenant de directions différentes à travers un réseau acoustique tridimensionnel, à traiter les signaux acoustiques et à indiquer les azimuts et les altitudes des signaux acoustiques classés. L'étape de traitement des signaux acoustiques comprend les étapes de filtrage spatial des signaux acoustiques, d'identification de l'altitude et de l'azimut des signaux acoustiques, de classement de l'empreinte sonore des signaux acoustiques à partir d'une base de données sonores contenant une multitude d'empreintes sonores présentant un intérêt et de fourniture de l'azimut et de l'altitude des signaux acoustiques classés. L'étape de traitement des signaux acoustiques comprend de plus l'étape de filtrage des signaux de bruit superflus. De plus, selon un mode de réalisation préféré du procédé de la présente invention, l'étape d'identification de l'altitude et de l'azimut des signaux acoustiques comprend l'étape de recherche d'une multitude de fréquences dans une période de temps prédéterminée ou l'étape de recherche, dans une période de temps prédéterminée, du signal acoustique o la signature sonore du signal acoustique est connue. Ces caractéristiques de construction de l'invention, et d'autres, seront mieux appréciées en tenant compte de la
description qui suit d'un mode de réalisation préféré de
celle-ci, donnée seulement à titre d'exemple avec référence aux dessins joints dans lesquels: la figure 1 est une illustration schématique du système de détection de bruit construit et opérationnel selon un mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 2 est une illustration schématique des points de coordonnées utilisés pour le calcul de l'altitude et de l'azimut de la source de bruit du mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 3 est une illustration schématique de bruits acoustiques provenant d'une source d'arme légère du mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 4 est une illustration isométrique du mode de réalisation préféré de la présente invention, montrant un réseau acoustique monté sur un chapeau; la figure 5 est un affichage d'un signal acoustique typique provenant d'un coup de feu; et la figure 6 est une illustration schématique d'un autre mode de réalisation d'un système de détection de bruit pour
détecter la source de tir d'arme.
Référence est maintenant faite à la figure 1, qui montre schématiquement le tracé d'un mode de réalisation préféré d'un système de détection de bruit, généralement désigné par , construit et opérationnel selon les enseignements de la
présente invention.
Le système de détection de bruit 10 comprend une unité de réception, généralement désignée par 12, connectée à une unité de traitement 14 de signal. L'unité de réception 12 reçoit simultanément une pluralité de signaux acoustiques, généralement désignés par 16, provenant d'une pluralité de directions. L'unité de traitement 14 comprend un composant de filtrage, généralement désigné par 18, qui est capable de séparer les signaux acoustiques 16 provenant de directions différentes et d'établir une distinction entre les types de son. En se référant à une base de données sonores présentant un intérêt, l'unité de traitement 14 extrait le son reçu à partir d'une source présentant un intérêt 20. Une unité de contrôle et d'affichage 22, connectée à l'unité de traitement 14, affiche l'azimut et la distance de la source de son 20 à l'utilisateur. L'unité de réception 12 comprend une multitude de microphones 24. Par exemple, douze microphones 24 peuvent être utilisés, espacés chacun de manière équidistante dans une couronne 26, afin de couvrir de manière panoramique un cercle complet de 360 . Au moins un microphone 27 surélevé supplémentaire, situé à une altitude plus élevée que la couronne 26, est utilisé pour évaluer l'altitude et permet un traitement tridimensionnel. Chacun des microphones 24 et 27 contient son propre préamplificateur (non montré) pour
l'amplification des signaux 16 reçus.
L'unité de traitement 14 de signal est une unité modulaire capable de détecter la direction de la source de son 20 et de traiter de grandes quantités de données sonores. L'unité de traitement 14 comprend, en plus d'un composant de filtrage 18, une entrée analogique 28 connectée à une unité de conversion analogique/numérique (A/D) 30 et
une base de données sonores 32.
L'entrée analogique 28, d'un type connu dans la technique, est basée sur les modules d'un amplificateur avec un filtre passe-bande primaire (non montré), d'un type connu dans la technique. Les microphones 24 et 27 sont connectés à
l'entrée analogique 28 par câblage.
Les signaux acoustiques 16 sont reçus simultanément et de manière panoramique (360 ) par les microphones 24 et par le microphone surélevé 27 et sont convertis ensuite en
signaux numériques par l'unité de conversion analogique-
numérique 30 pour traitement supplémentaire. L'unité de conversion analogique-numérique 30 exécute les fonctions d'amplification de signal, de filtrage et de conversion analogique-numérique. L'unité de traitement 14 calcule la hauteur de la source de son et sa position par rapport aux
microphones 24.
Les signaux acoustiques 16 sont passés à travers le composant de filtrage 18 qui filtre la variation dans le temps des signaux acoustiques 16 pour isoler et extraire la source de son présentant un intérêt 20 parmi d'autres signaux acoustiques 16. Le composant de filtrage 18 comprend une pluralité de filtres, comprenant un dispositif de formage de faisceaux 34, un filtre passif 36 et un filtre
"apparié" 38.
Le dispositif de formage de faisceaux 34 est un filtre spatial qui fournit une multitude de faisceaux et de
spectres de faisceaux, ou un réseau multi-faisceaux (MBA).
Le réseau multi-faisceaux comprend les mesures de l'altitude et de l'azimut de sources de son. Par exemple, le dispositif de formage de faisceaux 34 utilise 36 faisceaux indépendants, ayant chacun une résolution de 10 , couvrant de ce fait un cercle complet de 360 . Ainsi, la direction angulaire d'une multitude de signaux acoustiques 16 provenant de directions différentes au même moment, peut être isolée. Le dispositif de formage de faisceaux 34 convertit les signaux 16, reçus par les microphones 24 et 27, en une matrice tridimensionnelle consistant en énergie, direction et fréquence de signal. La sortie du dispositif de formage de faisceaux 34 consiste en un spectre de puissance directionnelle, c'est-à-dire la distribution énergétique comme fonction de la direction dans chaque gamme de fréquence. Le dispositif de formage de faisceaux 34 peut fonctionner dans l'un ou l'autre de deux modes de recherche: le mode domaine de temps et le mode domaine de fréquence. Le domaine de fréquence est utilisé quand la signature acoustique de la source de signal est connue mais l'identité du signal est inconnue. Dans ce mode, la recherche est réalisée sur tout le spectre de fréquence, mais est limitée à la zone angulaire définie par la source de signal. Généralement, le mode domaine de temps est utilisé, dans lequel pendant une période de temps prédéterminée, le dispositif de formage de faisceaux 34 balaie continuellement la circonférence complète de 360 et recherche une multitude de fréquences. Dans le cas o un son d'impulsion, tel qu'un coup de feu, est identifié par le dispositif de formage de faisceaux 34, le balayage cesse et l'emplacement du son d'impulsion est calculé et envoyé à
l'unité de contrôle et d'affichage 22.
Le procédé de calcul de l'azimut et de l'altitude du réseau de signaux reçus par le dispositif de formage de
faisceaux 34 est décrit ci-dessous.
Le filtre passif 36 est un filtre passe-bande qui filtre les bruits superflus, tels qu'une conversation, les sons du
vent et de machines.
Les filtres "appariés" 38 accèdent à la base de données 32 afin d'apparier l'"empreinte sonore" des signaux acoustiques 16 avec les sons présentant un intérêt stockés dans la base de données 32. Les filtres "appariés" 38 tentent de corréler les "empreintes sonores" des signaux acoustiques 16 avec un des sons stockés présentant un intérêt. Chaque source de son présentant un intérêt 20 produit sa propre "empreinte sonore" unique. Une "empreinte sonore" est similaire, dans la conception, à une empreinte digitale ou à une structure de ADN. Chaque source de son génère une combinaison différente de signaux acoustiques,
qui identifie uniquement la source de son.
Une fois qu'une identification sûre de la source de son est enregistrée, l'unité de traitement 14 envoie les informations concernant la direction et l'identité de la source ou des sources de son 20 identifiées à l'unité de
contrôle et d'affichage 22.
L'unité de contrôle et d'affichage 22 comprend un microprocesseur 40 connecté à un écran d'affichage 42 et à un sélecteur de mode d'affichage 44. Le microprocesseur 40 gère et traite les données pour l'affichage et sert
d'interface homme-machine.
Le système de détection de bruit 10 traite la variation
dans le temps comme un FIFO (premier entré, premier sorti).
Les sources de son changent d'emplacement, apparaissent,
disparaissent ou réapparaissent fréquemment dans le temps.
Une "période de vie" peut être définie comme une période
pendant laquelle une source de son est considérée "vivante".
Pendant cette "période de vie", l'événement est affiché sur l'écran 42. Les événements plus anciens sont stockés dans la mémoire du système pendant une "période de stockage" prédéterminée, après laquelle ils sont éliminés. Le nombre d'événements qui peuvent être affichés simultanément et la période de temps de "vie" sont des paramètres susceptibles
d'être sélectionnés par l'opérateur.
Le sélecteur de mode d'affichage 44 permet à l'opérateur de sélectionner un parmi au moins deux modes d'affichage à montrer sur l'écran 42. Un premier mode d'affichage 45 comprend une multitude de diodes électroluminescentes (LEDS) 46, connues dans la technique, agencées autour du périmètre de l'écran 42 et une possibilité alphanumérique permettant
d'afficher des messages indiquant les azimuts.
Une fois qu'une identification sûre de la direction de la source de son est enregistrée, l'unité de traitement 14 envoie l'information à l'écran 42. Si l'affichage 45 par diodes électroluminescentes est sélectionné, une des diodes électroluminescentes 46 commence à clignoter pour indiquer la direction de la source de son 20 identifiée. L'unité d'affichage 22 est susceptible d'être tournée autour d'un axe horizontal par l'utilisateur, permettant à l'utilisateur de situer de manière précise la position et de capter la source de son 20. Lorsque l'unité d'affichage 22 est tournée, des diodes électroluminescentes 46 contiguës clignotent. Quand l'unité d'affichage 22 s'aligne avec le faisceau qui a enregistré l'événement, la diode électroluminescente 46 s'arrête de clignoter et reste allumée en permanence. Après une "période de vie" prédéterminée, la diode électroluminescente 46 sera éteinte,
prête à afficher un nouvel événement.
Un second mode d'affichage existant sur le sélecteur de mode d'affichage 44 donne à l'opérateur l'option d'afficher les coordonnées (non montrées), du signal acoustique identifié, sur l'écran 42. Pendant la "période de vie", la flèche de direction graphique luit rouge. Après ce temps, l'affichage passe au vert pour indiquer que l'affichage n'est plus "vivant" et montre le dernier événement stocké en mémoire. Après une "période de stockage" prédéterminée, pendant laquelle aucun autre événement "vivant" n'est survenu, l'événement disparaît de l'écran 42. Référence est maintenant faite à la figure 2. La figure 2 illustre les points de coordonnées utilisés par le dispositif de formage de faisceaux 34, pour calculer l'altitude et l'azimut d'une source de son. La multitude de microphones 24 couvrant le cercle de 360 et de rayon a, sont indiqués par nl, n2, N. Les microphones surélevés 27, qui sont utilisés pour mesurer l'altitude de la source de son, sont désignés par 1l1, 12,... L. Généralement, le dispositif de formage de faisceaux 34 utilise le mode domaine de temps, dans lequel, dans une période de temps prédéterminée, une recherche généralisée
est effectuée par le dispositif de formage de faisceaux 34.
La recherche couvre le cercle complet de 360 et recherche
une multitude de fréquences.
Bien qu'il ne soit nécessaire d'installer qu'un seul microphone surélevé 27, le calcul suppose qu'une pluralité de microphones surélevés sont situés au point central (F) du
réseau de faisceaux.
Dans le mode domaine de temps, le réseau de faisceaux tridimensionnel, pour la source (,O) est défini par l'équation: E= Z A(r--.) (1) o: An est un vecteur du système d'antennes du réseau de formage de faisceaux; et o le réseau d'altitude (El) est défini par l'équation: h -=E(n-1) -Coseb (2) c et o le réseau d'azimut (Az) est défini par l'équation: -$b=CsinebCo(- Pf) (3) o: c est la vitesse du son, qui est corrigée pour les conditions atmosphériques; d est la distance entre les microphones; 0b, Pb sont les directions en altitude et en azimut; qn est l'emplacement angulaire des microphones dans le cercle, et est défini comme: (n - 4 NI zZ:J (n-l) (4) Dans le mode domaine de fréquence, le réseau de faisceaux tridimensionnel pour l'altitude (El) et l'azimut (Az), pour la source (q, 0) est défini par les équations suivantes (5 et 6 ci-dessous); Réseau d'azimut (Az): N E, = E exp (jka [sinOcos(p-t,) - sinOcos(mo-p, )]) (5) Réseau d'altitude (El): L gú = E exp (kd(n-l)[cos-cosO0o]) (6) o: k = 2 (7) A.
k est la longueur de l'onde acoustique reçue.
j = V-1 (8) Référence est maintenant faite aux figures 3, 4 et 5. La figure 3 illustre l'activité de bruit provenant d'une arme légère 48 à titre d'exemple de source de bruit. La figure 4 illustre un réseau acoustique 52 monté sur un chapeau 54. Un signal acoustique typique provenant d'un coup de feu est montré sur la figure 5. Comme cela sera apprécié par les personnes bien informées dans l'art, la référence à une arme légère 48 est donnée uniquement à titre d'exemple et ne
limite en aucun cas la présente invention.
Se référant maintenant à la figure 3, un soldat 50 est montré dans des conditions de type champ de bataille, entouré par une variété de sources de bruit, par exemple un char. Quand on tire un coup de feu avec une arme légère 48, cela génère au moins deux sources de signaux acoustiques transitoires, un retentissement 56 à la bouche de l'arme, généralement sonique, provoqué par la détonation de la poudre à la bouche de l'arme et un retentissement 58, généralement supersonique, créé et transporté par le déplacement d'une balle 60. Un troisième son d'impact 62 transitoire est généré quand la balle 60 atteint sa cible 64. Des échos, généralement désignés 66, sont également créés, quand le retentissement supersonique 58, le retentissement à la bouche de l'arme 56 et le son d'impact
62 sont répercutés par le terrain.
En plus des signaux acoustiques transitoires générés par l'arme 48, le soldat 50 est constamment bombardé par d'autres sons, généralement désignés 68, tels que le vent,
des voix humaines et surtout des véhicules militaires 70.
La figure 4 montre l'unité de réception 12 montée sur un casque 54 standard de soldat. Le chapeau 54 est montré sous la forme d'un casque porté par le soldat 50, mais il ne se limite pas à cela. L'unité de réception 12 comprend une
multitude de microphones 72 incrustés dans une couronne 74.
Comme décrit auparavant par rapport à la figure 1, douze microphones 72, espacés chacun de manière équidistante dans la couronne 74, sont utilisés pour couvrir un cercle complet de 360 . Un microphone surélevé 76 supplémentaire est incrusté dans le sommet du casque 54 pour évaluer l'altitude
et permet un traitement tridimensionnel.
Des détecteurs auxiliaires, tels qu'une boussole 78 et un inclinomètre 80, sont également reliés au réseau acoustique 52 afin d'enregistrer et de sauvegarder l'orientation de l'unité de réception 12 quand un coup de
feu est entendu.
Se référant maintenant à la figure 5, un modèle de
signal acoustique d'un coup de fusil typique est montré.
Chaque type de coup de fusil produit son propre modèle unique ou "empreinte sonore". La figure 5 est une forme d'onde illustrant l'amplitude sonore (axe y) des différents sons transitoires mesurés en fonction du temps (axe x). Le retentissement supersonique 58 de la balle est enregistré en premier, indiqué par le profil 82, suivi par le son d'impact 62 (de la balle 60 atteignant sa cible 64), indiqué par le modèle 84. Le retentissement 56 à la bouche de l'arme, indiqué par le modèle 86, suit après cela. Les échos 66 et autres bruits de fond 68 sont montrés par les marques relativement mineures, indiquées par les profils 88A, 88B et 88C. Comme décrit auparavant par rapport à la figure 1, les signaux acoustiques 16 sont reçus simultanément et de manière panoramique (360 ) par les microphones 72 (figure 4) et par le microphone surélevé 76 et sont ensuite convertis
en signaux numériques par l'unité de conversion analogique-
numérique 30 (figure 1). L'unité de traitement 14 calcule la hauteur de la source de son et sa position par rapport aux
microphones 72.
Les signaux acoustiques 16 sont passés à travers le composant de filtrage 18 qui filtre la variation dans le temps des signaux acoustiques 16 pour isoler et extraire le retentissement 56 à la bouche de l'arme parmi d'autres
signaux transitoires.
Le dispositif de formage de faisceaux 34 détermine la direction du fusil qui a tiré en détectant la direction du retentissement 56 à la bouche de l'arme. Le filtre passif 36 élimine les bruits extérieurs superflus, tels que les échos 66 et autres bruits de fond 68. Les filtres "appariés" 38 accèdent à la base de données 32 et tentent de corréler l'"empreinte sonore" de l'arme légère 48 avec les empreintes sonores stockées dans la base de données 32. La distance entre l'unité de réception 12 et l'arme légère 48 est calculée par l'unité de traitement 14, à partir des différents temps que prennent le retentissement sonique 56 à la bouche de l'arme et le retentissement supersonique 58 de
la balle pour atteindre l'unité de réception 12.
Une fois qu'une identification sûre de la direction de tir est enregistrée, l'unité de traitement 14 envoie l'information concernant la direction et l'identité du retentissement 56 à la bouche de l'arme générée par l'arme
48 à l'unité de contrôle et d'affichage 22.
L'unité de contrôle et d'affichage 22 peut être incorporée à l'intérieur du casque 54 du soldat pour faciliter la vision. Si l'affichage 45 à diodes électroluminescentes est sélectionné, l'une d'une pluralité de diodes électroluminescentes 46 commence à clignoter indiquant la direction de l'arme légère 48. La boussole 78 et l'inclinomètre 80 enregistrent et sauvegardent l'orientation de l'unité de réception 12 par rapport au coup de feu. Comme le soldat 50 tourne sa tête, qui est attachée par une sangle à l'intérieur du casque 54, la boussole 78 enregistre le changement d'orientation. Lorsque la tête du soldat bouge, la diode électroluminescente contiguë clignote, indiquant la nouvelle position de la tête du soldat par rapport à la direction identifiée. Quand l'unité d'affichage 22 est alignée avec le faisceau qui a enregistré l'événement, la diode électroluminescente 46 s'arrête de clignoter et reste allumée en permanence. Le soldat 50 fait maintenant face à la source de retentissement 56 à la bouche de l'arme et, de là, à l'arme légère 48. Après une "période de vie" prédéterminée, la diode électroluminescente 46 sera
éteinte, prête à afficher un nouvel événement.
Comme décrit auparavant par rapport à la figure 1, le soldat 50 peut choisir d'afficher un graphique polaire (non montré) au lieu d'un affichage 45 à diodes
électroluminescentes sur l'écran 42.
Se référant maintenant à la figure 6, un autre mode de réalisation du système de détection de bruit 110 est montré installé sur un véhicule, tel qu'une jeep, un char ou un autre véhicule blindé léger 111. Le système de détection de bruit 110 peut également être installé sur une plate-forme quelconque, telle qu'une plate-forme aéroportée d'un hélicoptère. Lesystème de détection de bruit 110 est en grande partie similaire au système de détection de bruit 10 du mode de réalisation préféré tel que décrit ici précédemment avec référence aux figures 1 à 5. Les caractéristiques du système de détection de bruit 110 qui sont similaires à celles du système de détection de bruit 10
ne seront donc pas décrites en détail.
Le système de détection de bruit 110 est installé sur un véhicule léger 111 et comprend une unité de réception, généralement désignée 112, connectée à une unité de traitement de signal 114. Similaire à l'unité de réception 12, l'unité de réception 112 reçoit simultanément des signaux acoustiques, désignés généralement 116, provenant d'une pluralité de directions. L'unité de traitement 114 comprend un composant de filtrage, généralement désigné par 118, qui est capable de séparer les signaux acoustiques 116 provenant de directions différentes et de faire une distinction entre les types de son. Par référence à une base de données 119 de sons présentant un intérêt, l'unité de traitement 114 extrait la source de son présentant un intérêt, généralement désignée 120, parmi d'autres sources de sons transitoires et de fond. Une unité de contrôle et d'affichage 122 connectée à l'unité de traitement 114, affiche l'azimut et la distance de la source de son 120 et d'autres données traitées, pour l'utilisateur. En tournant l'unité d'affichage 122, l'utilisateur peut situer de manière précise la position et "capter" une source de son 120. L'unité de réception 112 comprend une antenne circulaire 124 équipée d'une multitude de microphones 126 espacés de manière égale. L'antenne circulaire 124 a un plus grand rayon que la couronne 26 et est pliable pour être facilement montée et démontée. Chaque microphone 126 est monté à l'extrémité d'un bras radial 128, par exemple d'environ 60", qui, quand il est dressé, forme un modèle semblable à un rayon. Un microphone surélevé 130 supplémentaire est monté sur le véhicule léger 111 afin que l'altitude de la source
de son 120 puisse être déterminée.
Comme décrit auparavant par rapport à la figure 1, les signaux acoustiques 116 sont reçus simultanément et de manière panoramique (360 ) par l'antenne circulaire 124 et le microphone surélevé 130 et sont ensuite convertis en
signaux numériques par l'unité de conversion analogique-
numérique 30. L'unité de traitement 114 calcule la hauteur
de la source de son.
Les signaux acoustiques 116 sont passés à travers le composant de filtrage 118 qui filtre les variations dans le temps de signaux acoustiques 116 pour isoler et extraire la
source de son 120 parmi d'autres signaux transitoires.
Etant donné que le système de détection de bruit 110 est installé sur le véhicule léger 111, il est nécessaire d'éliminer tout bruit créé par celui-ci. Dans ce mode de réalisation, le composant de filtrage 118 comprend un filtre de contrôle de bruit adaptatif et actif (non montré) à la place du filtre passif 36 pour supprimer le bruit du véhicule. Le filtre de bruit actif permet à l'opérateur de choisir quels bruits et quelles fréquences il souhaite
supprimer.
Une fois qu'une identification sûre de la source de son est enregistrée, l'unité de traitement 114 envoie les informations concernant la direction et l'identité de la
source de son 120 à l'unité de contrôle et d'affichage 122.
Comme le système de détection de bruit 110 est installé sur le véhicule léger 111, l'unité d'affichage 122 peut être plus grande et peut comprendre un ordinateur 132, tel qu'un ordinateur personnel (PC), comprenant une unité centrale et un clavier (non montré), connecté à un écran d'affichage 134, plus grand que l'écran 42, et une imprimante (non montrée) en option. Un affichage en coordonnées polaires montrant la direction de la dernière source de son 120, est affiché sur l'écran 134. En outre, l'ordinateur 132 peut être configuré pour permettre à l'opérateur d'afficher d'autres données, telles que les azimuts des événements montrés. Quand la source de son 120 génère un signal continu, tel qu'une sirène d'ambulance, seule la direction de la source de son est affichée sur l'écran 134. Quand la source de son est une arme, au moins deux signaux acoustiques différents sont générés. Comme décrit ici précédemment, la distance entre l'unité de réception 112 et la source de son de l'arme peut être calculée par l'unité de traitement 114, à partir des différents temps que prennent le retentissement sonique à la bouche de l'arme et le retentissement supersonique de la balle pour atteindre
l'unité de réception 112.
Comme cela sera apprécié par les personnes bien informées dans l'art, les divers modes de réalisation référencés ici précédemment sont donnés seulement à titre d'exemples et ne limitent en aucune manière la présente
invention.
L'homme de l'art appréciera facilement que divers changements, modifications et variations puissent être appliqués aux modes de réalisation préférés sans s'écarter
du domaine de l'invention.
Claims (21)
1. Système de détection de bruit (10, 110) caractérisé en ce qu'il comprend: a. une unité de réception (12, 112) comprenant un réseau acoustique (52) tridimensionnel pour recevoir, généralement simultanément, une multitude de signaux acoustiques (16, 116) provenant de différentes directions, lesdits signaux acoustiques (16, 116) comprenant au moins une source de son (20, 120) présentant un intérêt; b. une unité de traitement (14, 114) connectée à ladite unité de réception (12, 112), pour traiter lesdits signaux acoustiques (16, 116), ladite unité de traitement (14, 114) comprenant: i. un filtre spatial tridimensionnel pour identifier l'altitude et l'azimut de chacun desdits signaux acoustiques
(16, 116);
ii. une base de données (32, 119) sonores contenant une multitude d'empreintes sonores de sources de son (20, 120) présentant un intérêt; iii. des moyens pour classer lesdits signaux acoustiques (16, 116) avec lesdites empreintes sonores; iv. des moyens pour fournir l'azimut et l'altitude de chacun desdits signaux acoustiques (16, 116) classés; et v. une unité d'interface utilisateur connectée à ladite unité de traitement (14, 114) pour indiquer à l'utilisateur les azimuts et les altitudes desdits signaux acoustiques
(16, 116) classés.
2. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réseau acoustique (52) comprend une antenne équipée d'une multitude
de microphones (24, 72).
3. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite multitude de microphones (24, 72) est située dans un premier plan et en ce que ledit réseau acoustique (52) comprend de plus au moins un microphone surélevé (27, 76) situé dans un second
plan au-dessus dudit premier plan.
4. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite multitude de microphones (24, 72) est généralement espacée de manière
égale dans ladite antenne.
5. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité de traitement (14, 114) comprend en outre des moyens de filtrage (36, 118) pour filtrer les signaux de bruit
superflus reçus par ledit réseau acoustique (52).
6. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réseau
acoustique (52) est fixé à un chapeau (54).
7. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit chapeau comprend en outre un dispositif indicateur de direction (78) pour indiquer l'orientation dudit réseau acoustique (52)
autour d'un axe horizontal.
8. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit chapeau comprend en outre un dispositif indicateur d'angle (80) pour
indiquer l'angle d'inclinaison dudit réseau acoustique (52).
9. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit filtre spatial comprend un agencement annulaire d'une multitude de filtres
directionnels.
10. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite unité d'interface utilisateur comprend des moyens de sélection
pour choisir parmi une pluralité d'éléments d'affichage.
11. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 10, caractérisé en ce que un desdits éléments d'affichage est une pluralité de diodes électroluminescentes (46) opérationnelles pour indiquer ledit azimut identifié de
ladite source de son (20, 120) classée.
12. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 10, caractérisé en ce que un desdits éléments d'affichage comprend des moyens pour afficher lesdits azimut et altitude identifiés de ladite source de son (20, 120) classée.
13. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réseau acoustique (52) est monté sur une plate-forme mobile (111).
14. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit filtre spatial comprend en outre des moyens pour rechercher une multitude
de fréquences dans une période de temps prédéterminée.
15. Système de détection de bruit (10, 110) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit filtre spatial comprend en outre des moyens pour rechercher ledit signal acoustique dans une période de temps prédéterminée, dans laquelle ladite empreinte sonore dudit signal acoustique est
connu.
16. Procédé pour détecter le bruit caractérisé en ce qu'il comprend les étapes: a. de réception simultanée d'une multitude de signaux acoustiques (16, 116) provenant de directions différentes à travers un réseau acoustique (52) tridimensionnel, lesdits signaux acoustiques (16, 116) comprenant au moins une source de son (20, 120) présentant un intérêt; b. de traitement desdits signaux acoustiques (16, 116) comprenant les étapes: i. de filtrage de manière spatiale desdits signaux acoustiques (16, 116); ii. d'identification de l'altitude et de l'azimut de chacun desdits signaux acoustiques (16, 116); iii. de classement de l'empreinte sonore desdits signaux acoustiques (16, 116) à partir d'une base de données sonores (32, 119) contenant une multitude d'empreintes sonores présentant un intérêt; iv. de fourniture de l'azimut et de l'altitude desdits signaux acoustiques (16, 116) classés; et c. d'indication des azimuts et des altitudes desdits
signaux acoustiques (16, 116) classés.
17. Procédé pour détecter le bruit selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite étape de traitement desdits signaux acoustiques (16, 116) comprend de
plus l'étape de filtrage des signaux de bruit superflus.
18. Procédé pour détecter le bruit selon la revendication 16 et comprenant l'étape d'indication de l'orientation dudit réseau acoustique (52) autour d'un axe horizontal, dans lequel ladite étape d'indication utilise les mesures provenant d'un dispositif indicateur
directionnel (78) associé audit réseau acoustique (52).
19. Procédé pour détecter le bruit selon la revendication 16 et comprenant l'étape d'indication de l'angle d'inclinaison dudit réseau acoustique (52), dans lequel ladite étape d'indication utilise les mesures provenant d'un dispositif d'inclinaison d'angle (80) associé
audit réseau acoustique (52).
20. Procédé pour détecter le bruit selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite étape d'identification comprend l'étape de recherche d'une multitude de fréquences dans une période de temps
prédéterminée.
21. Procédé pour détecter le bruit selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite étape d'identification comprend l'étape de recherche dudit signal acoustique, dans une période de temps prédéterminée, dans laquelle ladite empreinte sonore dudit signal acoustique est connue.
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