Brevet FR2364468A1 — publié le 19780407

a présente invention concerne un dispositif de sélection de signaux utilisé en combinaison avec un système de détection d'un objet par échos et notamment d'un système sonar. Un système sonar comporte généralement un groupement formé de transducteurs électro-acoustiques, désigné par une antenne qui, sous l'action d'impulsions de grande puissance, rayonne dans un milieu de propagation un signal d'ondes acoustiques et qui reçoit ces ondes en retour sous forme d'échos lorsqu'elles se trouvent être réfléchies. Il est connu dans les systèmes sonar de former des voies à la réception, c'est-à-dire de traiter les signaux électriques issus des transducteurs, ou hydrophones, de manière à obtenir une augmentation du niveau sonore reçu dans plusieurs directions préalablement sélectionnées, notamment en compensant les retards de propagation entre les signaux parvenant aux hydrophones. Pour chaque direction choisie, la valeur de ces retards de compensation est telle que lorsqu'une onde plane est reçue par 11 antenne dans la direction choisie, tous les signaux issus des différents hydrophones pris en compte pour former la voie se trouvent en synchronisme après compensation.. On obtient une sensibilié qui varie avec la direction et qui est maximum pour la direction choisie, la loi de variation définissant la directivité de la voie.Ainsi la tension électrique fouie par une voie, ou signal de voie, est représentatif de lténergie acoustique renvoyée par écho dans un secteur d'espace ; ce secteur d'espace est délimité par la directivité de la voie et, généralement, par la largeur angu laite aux points > puissance moitié du lobe principal de cette directivité. L'ensemble des voies formées permet effectuer simultanément une réception des échos provenant de tout l'espace environnant soit N le nombre de voies. il est intéressant de convertir les signaux provenant du groupement enéchantillonsnumériques de telle sorte que les circuits de formation de voie puissent être avantageusement réalisés par des techniques numériques dont l'encombrement est moindre. Des perfectionnements apportés aux circuits de formation de voies numériques ont été décrits dans un brevet français déposé par la De manderesse sous le numéro d'enregistrement 71.17554, publié sous le NO 2 137 162. Outre le groupement d'hydrophones et les circuits de formation de voies, les systèmes sonar comportent un dispositif de traitement de chaque signal de voie dont le rôle est d'extraire le signal utile provenant de l'objet, des signaux indésirables tels que le bruit, la réverbération ou les trajet multiples. Bes signaux de voies traités sont ensuite correctement synchronisés et envoyés dans un moyen de visualisation conventionnel qui effectue la présentation conforme des échos sur un écran. lies signaux des N voies, obtenus simultanément à un instant donné, correspondent aux échos reçus de tout l'espace environnant situés à une distance égale du groupement des hydrophones. Ces N signaux sont délivrés séquentiellement à un moyen de visualisation pour former sur l'écran une trace circulaire dont la brillance est variable en fonction de la direction selon le niveau sonore des échos reçus ; la distance est mesurée par la longueur du rayon de cette trace. Là plupart des améliorations qui ont été apportées aux systèmes de détection par échos se rapportent au dispositif de traitement. On a cherché, par exemple, à améliorer la détection en comparant chaque signal de voie à une valeur de seuil préétabli ou calculé et à ne visualiser que les signaux donnant lieu à un dépassement de ce seuil, on espère ainsi conclure, avec la probabilité la plus grande, à la présence ou à l'absence d'un objet à localiser. L'art antérieur dans ce domaine est notamment exposé dans les brevets américains NO 3 505 637 (Abruzzo), 3 582 872 (rager) et 3 944 965(Caporin et al). Un des objets de la présente invention est de réaliser un dispositif de sélection d'échos connectable entre ledit dispositif de traitement et ledit moyen de visualisation d'un système sonar et permettant d'effectuer dans ce système une sélection parmi les N signaux de voie qui correspondent à une distance déterminée fixe, c'est-àdire qui sont visualisés sous forme d'une seule trace circulaire la sélection obtenue par le dispositif permet d'extraire et de conserver la valeur la plus grande d'énergie d'un signal parmi les N signaux de chaque voie formée et à éliminer les N - I autres signaux en n'envoyant sur le moyen de visualisation que le signal retenu. Selon une des caractéristiques de la présente invention,un sys tème sonar comportant une antenne d'émission et de réception d'ondes acoustiaue acousticlue tant un groupement de transducteurs électro-acoustiques, des circuits de formation de N voies qui délivrent respectivement N signaux qui sont représentatifs du niveau sonore reçus à un instant donné dans N secteurs d'espace par ladite antenne, un dispositif de traitement de chacun des N signaux de voie, un moyen de visualisation sur un écran des signaux de voie traités, est principalement caractérisé en ce que dans ledit système est combine, connecté entre ledit dispositif de traitement et ledit moyen de visualisation, un dispositif de sélection dans lequel est choisi, parmi lesdits N signaux de voie, le signal présentant un niveau d'énergie dont la valeur est la plus grande, les N - 1 autres signaux étant éliminés. Différents autres objets et caractéristiques de l'ivention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en se référant aux figures annexées qui représentent - la Fig.1 : un schéma synoptique d'un sonar comportant un dispositif de sélection de signaux selon l'invention - la Fig.2 : un schéma synoptique du dispositif de sélection de si gnaux selon l'invention ; et - la Fiv.3 : un diagramme de directivité d'une voie formée relatif à un seul signal d'écho reçu. Les moyens électriques réalisant le dispositif de sélection sont avantageusement du type conventionnel ; ils sont combinés avec les autres moyens du système de préférence lorsque creux-ci sont réalisés par des techniques numériques. Un exemple de réalisation utilisant ces techniques est représenté sur les figures 1 et 2. la figure 1 représente un schéma synoptique d'un système sonar muni d'organes, déjà mentionnés, à savoir : une antenne I, les cir- cuits de formation de voies 2, uii dispositif de traitement 3, un moyen de visualisation ou indicateur 4 et un dispositif de sélection 5. Le fonctionnement du'dispositif de sélection 5 est le suivant les N signaux de voie se présentent sous la forme d'échantillons numériques codés avec un nombre K digits et ils sont inscrits dans une mémoire à accès aléatoire, RAM, de N x K digits 21 à des instants déterminés par les impulsions cadencées d'une horloge 20. Entre deux impulsions de l'horloge 20 et sous contrôle d'un compteur 25 qui adresse la mémoire 21, chacun des N signaux est envoyé sur une entrée A d'un circuit comparateur 22-, du type digital conventionnel, et sur une entrée d'un compteur 23 utilisé en mémoire tampon de stockage ; la sortie de ce tampon 23 est connectée sur l'autre entrée B du comparateur 22.Ce comparateur génère un signal de sortie "A plus grand que B" qui commande le chargement du tampon 23 de telle sorte que la valeur la plus grande VM parmi les N signaux de voie y est stockée. D'autre part dans le même intervalle de temps, c'est-à-dire entre les deux mêmes impulsions de l'horloge 20, le numéro de repère de la voie sélectionnée est stockée dans ane mémoire tampon 24 pour cela le signal de sortie "A plus grand que B" commande le chargement de 24 qui est alimenté sur une entrée par le compteur 25 qui adresse la mémoire 21. Deux autres mémoires tampons 27 et 28 sont connectées en série aux mémoires tampons 23 et 24 respectivement. Ces mémoires 27 et 28 permettent de libérer les mémoires 23 et 24 en stockant, à un instant correspondant à une impulsion d'horloge, la valeur VM et le numéro de repère de la voie qui lui correspond. Par ailleurs le compteur 25 alimente un circuit compteur 26 de même type que le circuit 22 et la sortie de la mémoire de tampon 28 est connectée à l'autre entrée du comparateur 26 dont le signal se sortie "A égal B" commande un circuit de porte 29 à une entrée duquel est connectée la sortie de la mémoire 27. Pendant l'intervalle de temps qui suit celui précédemment cite, la comparaison du numéro de repère de la voie sélectionnée, stockée en 28, est effectuée dans 26 avec les numéros de repère des N voies envoyés séquentiellement.Ainsi à l'égalité A = B, un signal d'autorisation est envoyé sur l'autre entrée de la porte 29 et la valeur VM stockée en 27, est transmise vers le moyen de visualisation 4 à l'instant voulu pour etre présentée sur 11 écran convenablement après avoir été convertie en un signal analogique par un convertisseur numérique/analogique 30. Un dispositif comportant des circuits analogiques peut aussi être utilisé si le système avec lequel il est combiné est de conception analogique. Le dispositif de sélection 5, lorsqu'il est combiné avec des systèmes sonar particuliers, permet de se prémunir contre les ambi guïtés de repérage d'un objet en direction. Ces systèmes sonar particuliers sont fabriqués couramment du fait de leur simplicité de mise en oeuvre. Ils comportent une antenne -1 formée de colonnes d1hydrophones -régulierement réparties suivant les génératrices d'un cylindre circulaire droit. Les signaux issus des colonnes sont écr8tés,ce qui simplifie considérablement les circuits de formation de voie 2 et le dispositif de traitement 3. La figure 3 représente le diagramme de directivité d'une voie formée à partir des huit colonnes d'un groupement comportant au total vingt quatre colonnes espacées angulairement de 150 pour une fréquence de 12 kHz. Ce diagramme est relatif à un seul signal d'écho reçu d'un objet situé dans la direction 00 lorsque le niveau sonore de ce signal est important devant le bruit. On observe des lobes secondaires situés dans les directions comprises entre 1000 et 2600 et qui sont dus à l'élimination par l'écretage de la directivité propre de chaque colonne d'hydrophones.En présence d'un objet situé à une distance donnée, il apparaltra sur l'écran de l'indicateur d'une part un écho dans la voie la plus proche de la direction de l'objet, et d'autre part des échos parasites dans les voies/pour lesquelles la direction d'un lobe secondaire coïncide avec la direction de l'objet. Il apparaît donc sur l'écran une pluralité d'échos brillants répartis sur une ou plusieurs traces circulaires et dont les différences de brillance sont liées aux différences entre les niveaux des lobes principal et secondaires. Si, comme dans le cas de la figure 3, les niveaux des lobes secondaires sont proches du niveau du lobe principal, la présence d'échos multiples de brillances équivalentes conduit à des ambigultés de repèrage en direction de l'objet, meme par un opérateur entraîné, la sensibilité des écrans n'étant pas suffisante pour que l'oeil effectue une discrimination sûre entre les différents échos. Le dispositif de selection 5 permet de supprimer les échos gênants puisque le signal de la voie dont la direction est la plus proche de celle de l'objet est celui dont la valeur est la plus grande parmi les N signaux de voie qui correspondent à une même distance de l'objet. De plus le contraste visuel est amélioré et la poursuite d'un objet est facilitée. REVENDIGATIONS 1. Système sonar comportant une antenne d'émission et de réception d'ondes acoustiques comportant un groupement de transducteurs électro-acoustiques, des circuits de formation de N voies qui délivrent respectivement N signaux qui sont représentatifs du niveau sonore reçus à un instant donné dans N secteurs d'espace par ladite antenne, un dispositif de traitement de chacun des N signaux de voie, un moyen de visualisation sur un écran des signaux de voie traités, caractérisé en ce que dans ledit système est combiné,connecté entre ledit dispositif de traitement (3) et ledit moyen de visualisation (4), un dispositif de sélection (5) dans lequel est choisi, parmi lesdits N signaux de voie, le signal présentant un niveau d'énergie dont-la valeur (VN) est la plus grande, les N - t autres signaux étant éliminés. 2. Système sonar selon la revendication 1 dans lequel lesdits circuits de formation de voies et ledit dispositif de traitement sont réalisés par des techniques numériques, chaque signal de voie se présentant sous forme d'un échantillon numérique, caractérisé en ce que ledit dispositif de sélection (5) comporte : à l'entrée, une mémoire (21) qui reçoit dudit dispositif de traitement (3) lesdits N signaux et reçoit d'un compteur(25)la commande du numéro d'adresse ; en sortie, une porte (29) alimentant un convertisseur numérique/ analogique (30) fournissant audit moyen de visualisation (4) le signal sélectionné , une première (23) et une deuxième (27) mémoire tampon connectées en série entre la sortie de ladite mémoire d'entrée (21) et une entrée de ladite porte (29), ladite deuxième mémoire (27) recevant le signal de ladite horloge (20), un circuit comparateur (22) ayant ses deux entrées connectées en parallèle à l'en- trée et à la sortie de ladite première mémoire (23) dont l'entrée de commande est activée par le signal de sortie dudit comparateur tant que le signal de voie est plus fort que le signal mémorisé , une troisième (24) et une quatrième (28) mémoire tampon en série, une entrée de ladite troisième mémoire (24) étant connectée audit comp teur (25) et l'autre audit comparateur (22)etun circuit comparateur (26) dont une entrée est connectée audit compteur (25), l'autre entrée étant connectée à la sortie de ladite quatrième mémoire (28) commandée par le signal d'horloge (20), la sortie de ce comparateur étant reliée à une autre entrée de ladite porte (29). 3. Système sonar selon la revendication 2 dans lequel l'antenne (1) est constituée d'un groupement d'hydrophqnes disposés en colonnes régulièrement réparties selon les génératrices d'un cylindre circulaire droit et dans lequel les signaux provenant desdites colonnes sont préalablement écrêtés, caractérisé en ce que les moyens mis en oeuvre et leur agencement dans le dispositif de sélection élimine automatiquement les échos qui genent la détermination de la direction de l'objet détecté.