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DISPOSITIF DE DETECTION DE PRESENCE PAR ULTRASONS
Domaine
La présente demande concerne un dispositif acoustique,
en particulier un dispositif de détection de présence par
ultrasons.
Exposé de l'art antérieur
On utilise des dispositifs de détection de présence
par ultrasons, par exemple dans certaines applications de
surveillance sous-marine telles que la surveillance de ports ou
la détection de bancs de poissons. De tels dispositifs sont
également utilisés dans des applications de surveillance
d'éléments dérivant dans un fleuve ou une rivière, par exemple
près de points de captage d'eau utilisés pour la production
hydroélectrique ou le refroidissement de centrales.
Les dispositifs connus présentent des problèmes de
fiabilité de la détection de présence, lorsque :
- l'eau est agitée de turbulences ;
- les ultrasons émis par le dispositif sont réfléchis par des
parois telles que le lit d'une rivière ;
- les éléments que l'on cherche à détecter sont animés de
mouvements rapides ;
- les cibles réfléchissent peu les ultrasons, par exemple des
débris de petites dimensions, par exemple inférieures au cm,
des amas de tels débris, ou des cibles molles telles que des
méduses ou des sacs plastiques ; ou
- le niveau de turbidité de l'eau est élevé.
Résumé
Un mode de réalisation prévoit un dispositif de
détection par ultrasons, permettant de résoudre tout ou partie
des inconvénients décrits ci-dessus.
Un mode de réalisation prévoit un dispositif de
détection de cibles, particulièrement simple à fabriquer.
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Un mode de réalisation prévoit un dispositif mettant
en oeuvre des gros capteurs, par exemple de diamètre supérieur à
2,5 cm, couramment disponibles et faciles à mettre en oeuvre.
Un mode de réalisation prévoit un dispositif
permettant de détecter la présence de cibles réfléchissant peu
les ultrasons.
Un mode de réalisation prévoit un dispositif
permettant de détecter la présence de cibles pouvant être en
mouvement, dans un milieu aquatique pouvant être turbulent et/ou
turbide.
Un mode de réalisation prévoit un dispositif
permettant de détecter la présence d'une cible de manière fiable
en présence d'une paroi.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif de
détection de la présence d'une cible, comprenant : un générateur
d'un train d'ultrasons de longueurs d'onde décroissantes en
fonction du temps ou croissantes en fonction du temps,
susceptibles d'être réfléchis par la cible ; une paire de
premier et deuxième capteurs ; et une unité de traitement
adaptée à : a) recevoir et échantillonner des premier et
deuxième signaux ultrasonores provenant d'une région observée et
reçus respectivement par les premier et deuxième capteurs, d'où
il résulte des échantillons des premier et deuxième signaux,
chaque échantillon correspondant à un instant de réception ; b)
obtenir, par transformée de Hilbert de chacun des premier et
deuxième signaux, des premier et deuxième signaux complexes ; c)
filtrer par filtrage adapté chacun des premier et deuxième
signaux complexes ; d) associer à chaque échantillon du premier
signal complexe filtré l'échantillon du deuxième signal complexe
filtré présentant la meilleure corrélation, d'où il résulte,
pour chaque instant de réception, un couple de premier et
deuxième échantillons des premier et deuxième signaux complexes
filtrés ; e) sélectionner, pour chaque instant de réception, des
couples successifs d'échantillons situés dans un intervalle de
temps autour de l'instant de réception considéré ; f) calculer,
pour chaque instant de réception, une valeur de corrélation
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représentative d'une corrélation statistique entre les couples
sélectionnés à l'étape e) ; et g) détecter la présence de la
cible lorsque l'une au moins des valeurs de corrélation s'écarte
significativement des autres valeurs de corrélation.
Selon un mode de réalisation, la valeur de corrélation
E(tn) pour chaque instant de réception est définie par la
relation :
E(tn)- ______________________________________________
Covi2(tn)
VCovii(tn).Cov22(tn)
où Cov désigne la matrice de covariance des couples sélectionnés
à l'étape e).
Selon un mode de réalisation, les premier et deuxième
capteurs sont disposés à une distance centre à centre supérieure
à 4 fois la longueur d'onde des ultrasons.
Selon un mode de réalisation, l'étape a4) comprend :
définir une droite de référence parallèle à l'axe passant par
les premier et deuxième capteurs ; pour chaque instant de
réception, obtenir une valeur de déphasage, représentative de la
différence entre, d'une part, le déphasage mesuré et, d'autre
part, le déphasage théorique pour le point de la droite de
référence correspondant à l'instant de réception ; et déterminer
la distance entre l'axe des capteurs et la cible, à partir de la
valeur de déphasage.
Selon un mode de réalisation, l'étape g) comprend :
calculer pour chaque instant de réception une valeur d'amplitude
représentative du module moyen des échantillons des couples
sélectionnés à l'étape e) ; et détecter la présence de la cible
lorsque l'une au moins des valeurs d'amplitude s'écarte
significativement des autres valeurs d'amplitude.
Selon un mode de réalisation, l'étape g) comprend :
calculer pour chaque instant de réception une valeur de
déphasage représentative de la différence moyenne entre les
arguments des premier et deuxième échantillons des couples
sélectionnés à l'étape e) ; et détecter la présence de la cible
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lorsque l'une au moins des valeurs de déphasage s'écarte
significativement des autres valeurs de déphasage.
Selon un mode de réalisation, les capteurs sont
adaptés à ne pas détecter significativement les ultrasons
provenant de directions faisant un angle supérieur à 80 avec
l'axe passant par les capteurs.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres,
seront exposés en détail dans la description suivante de modes
de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en
relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 illustre un mode de réalisation d'un
dispositif de détection de présence d'une cible par ultrasons ;
les figures 2A à 2D sont des chronogrammes illustrant
schématiquement des exemples d'étapes mises en oeuvre par un
dispositif de détection de présence d'une cible ; et
la figure 3 est une vue de côté d'une paire de
capteurs, illustrant schématiquement un exemple d'une autre
étape mise en oeuvre par un dispositif de détection de présence
d'une cible.
Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes
références dans les différentes figures et, de plus, les
diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. En
particulier, les dimensions des dispositifs de repérage par
ultrasons sont exagérées par rapport à celles des régions
observées dans lesquelles les cibles peuvent être situées. Par
souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension
des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont
détaillés.
Dans la description qui suit, sauf précision
contraire, les expressions "sensiblement", et "de l'ordre de"
signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près, ou, s'agissant
d'une orientation, à 10 degrés près, de préférence à 5 degrés
près. Sauf précision contraire, l'expression "signifi-
cativement", s'agissant d'une variation d'une valeur ou d'une
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différence entre des valeurs, signifie de plus de 5 %, de
préférence de plus de 10 %.
Sauf précision contraire, l'expression "théorique",
s'agissant d'une valeur en un point donné, signifie que cette
valeur peut être calculée, d'après un modèle théorique de
propagation d'ultrasons, en supposant que les ultrasons sont
réfléchis par une cible en ce point. Le modèle théorique, par
exemple un modèle de propagation à vitesse constante, est à la
portée de l'homme du métier et n'est détaillé.
La figure 1 illustre schématiquement un mode de
réalisation d'un dispositif 200 de détection de présence et de
repérage d'une cible T par ultrasons.
Le dispositif 200 comprend une paire 202 de capteurs
202M et 202S. Les capteurs de la paire sont disposés à une
distance B de centre à centre, selon la direction d'un axe 204.
L'axe 204 passe au milieu de la ligne des paires de capteurs.
Chacun des capteurs 202M, 202S est sensible aux
ultrasons provenant d'une région observée 206 qui entoure un axe
d'observation 208. L'axe d'observation 208 fait avec l'axe 204
un angle O. La région observée peut s'étendre à partir des
capteurs sur des dimensions supérieures au mètre, voire très
supérieures au mètre, par exemple plus de 10 m.
A titre d'exemple, la distance B est de quelques cm,
par exemple de l'ordre de 2,5 à 10 cm. La paire de capteurs est
alors en pratique quasi-ponctuelle à l'échelle de la région à
observer.
Les capteurs sont reliés à une unité de traitement
210. A titre d'exemple, l'unité de traitement comprend un
circuit numérique, tel qu'un microprocesseur adapté à mettre en
oeuvre un programme enregistré dans une mémoire, et des éléments
de conversion analogique-numérique des signaux en provenance des
capteurs. L'unité de traitement peut être associée à un
ordinateur par une liaison à distance, par exemple par le réseau
Internet.
Un générateur d'ultrasons 212, relié à l'unité de
traitement et de préférence distinct des capteurs, permet
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d'émettre des ultrasons en direction de la région observée 206.
Le générateur 212 peut être disposé au milieu des capteurs ou à
une position déportée. Un avantage d'un générateur d'ultrasons
distinct des capteurs est qu'il peut être positionné de manière
à optimiser les réflexions des ultrasons par la cible, en
fonction de la configuration de la région à observer, par
exemple en fonction de la présence de parois telles que le lit
d'une rivière ou un fond marin.
Le générateur 212 est prévu pour émettre par
impulsions des ultrasons de longueur d'onde A en direction de la
région observée 208. La longueur d'onde A est typiquement de
l'ordre de 0,15 à 0,5 cm, correspondant dans l'eau à des
fréquences comprises entre 300 kHz et 1 MHz.
En fonctionnement, les impulsions sont émises par le
générateur, réfléchies par une cible éventuelle, et reçus par
les capteurs. L'unité de traitement met alors en oeuvre un
procédé permettant de détecter la présence de la cible. Un
exemple d'un tel procédé est décrit ci-après en section 1, et
une variante est décrite en section 2. Une étape optionnelle du
procédé, pour la détection de la présence d'une cible en
présence d'une paroi, est décrite en section 3.
1. Exemple de procédé de détection de présence d'une cible
Les figures 2A à 2D sont des chronogrammes illustrant
des exemples d'étapes mises en oeuvre à chaque impulsion par
l'unité de traitement 210.
A une étape initiale non représentée, l'impulsion
d'ultrasons est générée. L'impulsion est un train d'ultrasons de
longueurs d'onde A décroissantes en fonction du temps ou
croissantes en fonction du temps, susceptibles d'être réfléchis
par la cible. A titre d'exemple, la fréquence balaye la plage
des fréquences comprises entre 300 kHz et 1,2 MHz. A titre
d'exemple, la durée totale de l'impulsion est comprise entre
0,5 ms et 2 ms, par exemple 1 ms.
A l'étape de la figure 2A, chaque capteur de la paire
202 reçoit un signal ultrasonore. Le capteur 202M reçoit un
signal RMO et le capteur 202S reçoit un signal RSO, en fonction
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du temps t. Ces signaux correspondant au train d'ultrasons,
réfléchis par une cible éventuelle, qui parvient aux deux
capteurs à des instants tM et tS (au centre des impulsions
reçues). L'instant central de l'émission de l'impulsion sert ici
de référence de temps t=0, et le temps de vol des ultrasons
correspond ainsi à l'instant central de réception. Les instants
tM et tS présentent un décalage en fonction de la position de la
cible. En pratique, la durée de l'impulsion est très supérieure
au décalage entre les instants tM et tS.
Les signaux RMO et RSO sont ensuite échantillonnés.
Chaque échantillon RMO(tn) ou RSO (tn) correspond à un instant de
réception tn des ultrasons par le capteur correspondant. A titre
d'exemple, la fréquence d'échantillonnage 1/At du signal RMO est
sensiblement égale à 4 fois la fréquence centrale de
l'impulsion. A titre d'exemple, les fréquences d'échantillonnage
sont identiques pour les signaux échantillonnés RMO et RSO. A
titre de variante, la fréquence d'échantillonnage du signal RSO
est supérieure à celle du signal RMO, par exemple 8 fois
supérieure.
Pour chacun des signaux RMO et RSO, on détermine
ensuite par transformation de Hilbert, un signal complexe
échantillonné, respectivement RM1 et RS1. Pour chaque
échantillon RM1(tn) ou RS1(tn), le module et l'argument
correspondent respectivement à l'amplitude et à la phase
relative des ultrasons reçus.
A l'étape de la figure 2B, on obtient des signaux
complexes échantillonnés RM2 et RS2, par filtrage adapté de
chacun des signaux RM1 et RS1.
A titre d'exemple, le filtrage adapté de RM1 ou RS1
consiste, pour chaque temps de vol tn, à mettre en oeuvre la
relation :
N1
R2 (tn) = R1 (tn+n )f1 (tn y )At (1)
n=-N1
où R1 est le signal RM1 ou RS1,
R2 est le signal RM2 ou RS2, et
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f1 est un signal complexe échantillonné représentatif des
ultrasons émis par le générateur entre des instants t_Ni et
tN1, échantillonné à la fréquence 1/At et obtenu par
transformée de Hilbert.
Le signal f1 peut correspondre directement au signal
émis, ou à un signal reçu par l'un des capteurs après
propagation dans l'eau, par exemple mesuré au cours d'une phase
de préréglage du dispositif. A titre de variante, le signal f1
peut être un signal de référence de filtre adapté obtenu de la
manière décrite en relation avec la section II et la figure 2 du
document "Reference Selection for an Active Ultrasound Wild
Salmon Monitoring System", de Vasile G. et al., MTS/IEEE North
American OCEANS conference, Washington DC, USA, publié en 2015.
Le filtrage adapté a pour effet de concentrer autour
d'un même instant, tM pour le signal RM2, et tS pour le signal
R52, les ultrasons réfléchis par une cible. On obtient alors des
impulsions 502 dans chacun des signaux. A titre d'exemple, la
largeur des impulsions est de l'ordre de la durée At, par
exemple de sorte que dans chaque signal l'impulsion 502 ne
concerne significativement qu'un ou deux échantillons. Pour
chaque échantillon RM2(tm) ou R52(t5), le module et l'argument
sont représentatifs respectivement de l'amplitude et de la phase
relative des ultrasons réfléchis par la cible.
A l'étape de la figure 2C, à chaque échantillon
R42(tn) du signal RM2, on associe l'échantillon RS2(tny) pour
lequel le signal R52 présente la meilleure corrélation avec le
signal RM2. On obtient un signal complexe échantillonné défini
par la relation RS3(tn) = R52(tny). On a ainsi formé un couple
d'échantillons RM2(tn), RS3(tn) pour chaque instant de réception
tn. A titre d'exemple, la corrélation est sur une période de
durée At2, centrée sur l'échantillon RM2(tn) pour le signal RM2
et sur l'échantillon R52(tny) pour le signal R52.
A titre de variante, le signal R52 peut être
suréchantillonné, par exemple d'un facteur 8, avant l'étape de
la figure 6C, ou le signal R52 peut avoir conservé la fréquence
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d'échantillonnage du signal RSO dans le cas où cette fréquence
est plus élevée que celle du signal RMO.
A titre d'exemple, le signal RS3 peut être déterminé,
dans le cas présent d'impulsions ultrasonores, d'une manière
similaire à celle décrite pour des impulsions radar en section
1.3 page 17 du document "Imagerie Radar à Synthèse d'Ouverture
interférométrique et polarimétrique", Thèse de doctorat de
Vasile G., Université de Savoie, France, 2007.
A l'étape de la figure 2D, pour chaque instant de
réception tn', on forme un vecteur V(tnY) des échantillons
RM2(tnY) et RS3(tnY), c'est-à-dire :
v(tno=( Rm2(tnO\
(2)
lRs3(tn0)
Pour chaque instant de réception tn on sélectionne N2
instants de réception tn, consécutifs les plus proches de
l'instant tn, situés entre des instants tn-N2/2 et tn+N2/2. A
titre d'exemple, l'entier N2 est commun à tous les instants de
réception. On détermine ensuite une matrice Cov(tn) de
covariance (de dimension 2x2) des vecteurs V(trIO sélectionnés.
A titre d'exemple, on recherche la matrice Cov(tn),
pour des signaux correspondant à des ultrasons, de la manière
décrite pour des ondes radar en section IIC, paragraphe 2 et
équation [13] du document "Stable scatterers detection and
tracking in heterogeneous clutter by repeat pass SAR
interferometry" de G. Vasile et al., Asilomar Conference on
Signals, Systems, and Computers, Pacific Grove, California, USA,
p 1343-1347, publiée en 2010. Ainsi, la matrice Cov(tn) peut
être trouvée comme solution de l'équation :
2
v(t)
Cc - (3)
vHetn.).cov- Irt.n vetn f)
W=n-N2/2
Où vH(tn) est le vecteur transposé complexe conjugué du vecteur
VH(tn), et Cov-1(tn) est la matrice inverse de la matrice
Cov(tn). Pour trouver cette solution, on peut procéder par
itérations successives. La matrice de covariance peut aussi être
déterminée par d'autres méthodes connues.
FEUILLE INCORPOREE PAR RENVOI (REGLE 20.6)
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L'unité de traitement est ici adaptée à mettre en
outre en oeuvre un signal E(t) de corrélation de phase dont
chaque valeur E(tn) est définie par la relation :
Covi2(tn)
E(tn)- __________________________________________________ (4)
VCovii(tn).Cov22(tn)
où 11 représente le module.
La présence de la cible T peut alors être détectée
lorsque l'une E(tno) des valeurs du signal de corrélation de
phase est supérieure à un seuil, par exemple 0,3. La présence de
la cible peut aussi être détectée lorsque l'une des valeurs du
signal de corrélation s'écarte significativement des autres des
valeurs de ce signal, par exemple, s'écarte de plus de 0,3.
L'utilisation d'un signal de corrélation statistique
entre signaux reçus par les deux capteurs, tel que le signal
E(t), permet de détecter la présence d'une cible de manière
fiable. En particulier, on peut détecter de manière
particulièrement fiable la présence d'une cible pouvant être peu
réfléchissante et/ou en mouvement en milieu turbulent et/ou
turbide.
2. Variante plus particulièrement fiable du procédé de la
section 1
On propose ici, à titre de variante, de compléter le
procédé de la section 1, afin d'en améliorer encore la
fiabilité.
L'unité de traitement mesure, pour chaque paire de
capteurs, en fonction de l'instant de réception, en plus du
signal E(t) :
- un signal d'amplitude I(t) des ultrasons reçus par la paire de
capteurs, par exemple l'amplitude des ultrasons reçus par le
capteur 202M ; et
- un signal de déphasage A(t) entre les ondes ultrasonores
reçues par le capteur 202M et celles reçues par le capteur 202S.
Le signal de déphasage peut n'être défini que pour les valeurs
utiles, qui correspondent aux instants où l'amplitude est
suffisante pour que l'on puisse mesurer le déphasage.
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De préférence, les signaux d'amplitude et de déphasage
sont des signaux échantillonnés de valeurs I(tn) et 4,(tn), les
instants de réception tn étant par exemple à intervalles
réguliers. Un exemple préféré de détermination des signaux
d'amplitude et de déphasage mesurés est décrit ci-après.
Pour chaque instant de réception, on détermine en
outre la valeur d'amplitude mesurée I(tn) par la relation :
I(tn) vli(tn,).C,,y71(tn).v(tni) (5)
et on détermine, comme déphasage mesuré 4,(tn), l'argument de
l'élément Cov12(tn) (1ere ligne, 2eme colonne) de la matrice
Cov(tn).
Chaque valeur I(tn) ainsi obtenue est représentative
des modules des échantillons RM2(tnY) et RS3(tnY) sélectionnés
autour de l'instant tn. A titre de variante, on peut choisir
pour la valeur I(tn) toute valeur représentative des modules des
échantillons sélectionnés, par exemple une valeur moyenne de ces
modules. En outre, chaque valeur &(tn) obtenue ici est
représentative des différences entre les arguments de chaque
couple RM2(tnY), RS3(tnY) d'échantillons sélectionnés. A titre
de variante, on peut choisir pour la valeur &I(tn) toute valeur
représentative de ces différences, par exemple la valeur moyenne
des différences entre arguments des couples sélectionnés.
Le dispositif peut alors détecter la présence de la
cible lorsque l'une au moins, I(tno), des valeurs du signal
d'amplitude I(t) franchit un seuil, ou s'écarte des autres des
valeurs de ce signal, par exemple de plus de 10 %. Le dispositif
peut aussi détecter la présence de la cible lorsque l'une au
moins, M)(tno), des valeurs du signal de déphasage M)(t)
s'écarte des autres valeurs de ce signal, par exemple de plus de
10 %.
Selon un avantage, du fait du filtrage adapté, les
signaux d'amplitude et de déphasage ainsi mesurés ont un rapport
signal sur bruit amélioré, permettant la détection d'une cible
réfléchissant peu les ultrasons.
Par ailleurs, le dispositif 200 peut mettre en oeuvre
des gros capteurs, par exemple de diamètre supérieur à 2,5 cm,
FEUILLE INCORPOREE PAR RENVOI (REGLE 20.6)
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la distance B centre à centre entre capteurs étant par exemple
supérieure à 4 fois la longueur d'onde centrale des ultrasons.
un avantage de l'utilisation de gros capteurs est qu'ils
permettent un rapport signal sur bruit et une résolution
particulièrement élevés, du fait que de tels capteurs ont des
plages de fréquence particulièrement larges. En effet, le
filtrage adapté permet un rapport signal sur bruit et une
résolution d'autant plus élevés que la plage de fréquences
balayée par le train d'ultrasons est large.
Le dispositif détecte alors avec une fiabilité
particulièrement élevée la présence d'une cible pouvant être peu
réfléchissante et/ou en mouvement, dans une eau pouvant être
turbulente et/ou turbide.
3. détection en présence d'une paroi
On cherche ici à détecter de manière fiable la
présence d'une cible, cela même en présence d'une paroi
délimitant la région observée.
Pour cela, on met en oeuvre entre les étapes des
figures 2C et 2D une étape optionnelle qui utilise les signaux
RS2 et RS3 de l'étape de la figure 2C. Cette étape fournit un
signal RS3' qui remplace ensuite le signal RS3 dans l'étape de
la figure 2D.
La figure 3 est une vue de côté de la paire 202 de
capteurs. A titre d'exemple, on a positionné le dispositif pour
que l'axe 204 reliant les capteurs soit parallèle à une paroi
600 telle que le fond d'une rivière. La paroi 600 correspond à
une droite 601 dans le plan de la figure (c'est-à-dire dans le
plan de l'axe 204 et de l'axe d'observation 208).
Pour chaque échantillon RS3(tn) du signal RS3
déterminé à l'étape de la figure 2C, on détermine sur la droite
601 le point 602 pour lequel le temps de vol théorique
correspond au temps de réception tn. On calcule alors une valeur
Allf(tn) représentative du déphasage théorique A(1)'(tn) pour le
point 602. Le temps de vol théorique et le déphasage théorique
correspondent respectivement au temps de vol et au déphasage que
l'on calcule en supposant que les ultrasons sont réfléchis par
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une cible située en un point considéré, d'après un modèle de
propagation des ultrasons.
A titre d'exemple, pour une paire de capteurs quasi-
ponctuelle et une distance paire-générateur quasi-ponctuelle à
l'échelle de la distance capteurs-cible, et pour repérer une
cible proche du point 604 de rencontre entre l'axe d'observation
208 et la paroi 600 (c'est-à-dire une distance cible-point 604
beaucoup plus petite que la distance capteurs-cible, par exemple
plus de 20 fois plus petite), on peut calculer les valeurs
Allf(tn) à partir de la relation suivante :
A(tn) = 21T ________________________ PO tn10)77tn (6)
où po est la distance entre le capteur 202M et le point 604,
f est la fréquence centrale des impulsions ultrasonores, et
comme décrit précédemment, 0 est l'angle entre les axes 208
et 204 et B est la distance entre les capteurs 202M et 202S.
On note que les valeurs Allf(tn) calculées d'après la
relation (5) correspondent au déphasage théorique pour le point
602 auquel on a ajouté une valeur constante ilf0, égale à
Allf(t604)-Bcose, où t604 est le temps de vol théorique pour le
point 604. A titre de variante, pour obtenir la valeur Allf(tn),
on peut ajouter toute valeur constante, c'est-à-dire ne
dépendant pas de tn, au déphasage théorique A' (tn) pour le
point 602.
On obtient ensuite un signal complexe échantillonné
RS3' à partir du signal RS3 en ajoutant la valeur Allf(tn) à
l'argument de chaque échantillon RS3(tn).
L'unité de traitement peut ensuite obtenir une valeur
de déphasage Al(tn) pour chaque instant de réception tn à
partir des signaux RM2 et RS3', d'une manière similaire à celle
décrite en relation avec la figure 2D pour obtenir le signal de
déphasage A(t) à partir des signaux RM2 et RS3.
La présence de la cible T devant la paroi peut alors
être détectée lorsque l'une, Ae(tno), des valeurs Al(tn) du
signal A(1)1(t) s'écarte significativement des autres des valeurs
de ce signal, par exemple de plus de 10%. En effet, la valeur
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A1)1 (tno) obtenue pour une paire de capteurs ne dépend que de la
distance r de la cible à la paroi 600, et la valeur Ae(tno)
correspond à la cible tandis que les autres valeurs Ae(tn)
correspondent à la paroi. La présence d'une cible est détectée
de manière fiable, même en présence d'une paroi réfléchissant
les ultrasons.
De préférence, les capteurs 202M et 202S sont adaptés
à ne pas détecter significativement les ultrasons provenant de
directions faisant un angle supérieur à 80 avec l'axe 204. Ceci
permet d'obtenir des valeurs Allf(tn) suffisantes pour que la
valeur de déphasage Ae(tn) dépende essentiellement de la
distance entre la cible et l'axe 204, ce qui permet de détecter
la cible avec une fiabilité élevée, même en présence d'une
paroi.
L'étape optionnelle de la présente section 3 permet
ainsi de détecter de manière fiable la présence d'une cible,
pouvant être peu réfléchissante et/ou en mouvement, dans une eau
pouvant être turbulente et/ou turbide, en présence éventuelle
d'une paroi.
4. Autres modes de réalisation
Les divers exemples et variantes décrits ci-dessus
peuvent être enrichis pour permettre la détermination de
positions possibles de la cible.
A titre d'exemple, on peut définir des positions
possibles de la cible dans la partie de la région observée pour
laquelle le temps de vol théorique des ultrasons correspond à
l'instant de réception tno associé à la valeur E(tno), I(tno),
A(1)(tno) ou Ae(tno).
En outre, à l'étape optionnelle de la section 3, on
peut déterminer la distance r à la paroi d'une cible proche du
point 604. Pour cela, on peut utiliser la valeur Ae(tno). En
effet, cette valeur ne dépend significativement que de la
distance r.
En outre, bien qu'une paroi soit présente ici à titre
d'exemple, on peut à titre de variante repérer la cible par sa
distance à d'autres surfaces, telles que, dans le cas d'une
CA 03056289 2019-09-11
WO 2018/172288 15 PCT/EP2018/056893
distance générateur-capteur quasi-ponctuelle, un cylindre de
rayon r0 et d'axe l'axe 204. La droite 601 est alors située à la
distance r0 de l'axe 204. En effet, la valeur Ae(tno) ne dépend
significativement que de la distance entre la cible et l'axe
204. En particulier, la valeur constante le mentionnée ci-dessus
permet que la valeur Ae(tno) soit nulle lorsque la cible est
sur le cylindre, et la distance entre la cible est le cylindre
est alors particulièrement simple à obtenir.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits.
Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de
l'art. En particulier, des procédés de détection d'une cible
éventuelle ont été décrits ici à titre d'exemple. On notera que
ces procédés peuvent être utilisés pour détecter la présence de
plusieurs cibles et éventuellement repérer plusieurs cibles.
En outre, bien que dans la variante de la section 2,
les signaux d'amplitude I(t) et de déphasage A(t) mesurés aient
été déterminés d'une manière particulière, on peut mesurer
l'amplitude et le déphasage par tout procédé adapté. A titre
d'exemple, chaque valeur I(tn) peut être représentative des
modules des échantillons R42(tn) et RS3(tn), par exemple la
moyenne des modules. A titre d'exemple, chaque valeur A(1)(tn)
peut être la différence entre arguments des échantillons RS3(tn)
et R42(tn).
