Brevet FR2601460A1 — publié le 19880115

Installation oour la détection et la localisation spatiale Dar mesure interférométrique. en temps réel et à grande distance.des décharges de foudre. La présente invention concerne le domaine de la 5 détection et de la localisation spatiale par mesure interférométrique, en temps réel et à grande distance, des décharges de foudre, et plus particulièrement elle concerne une installation, pour une telle détection et localisation, qui comprend au moins deux stations de 10 localisation angulaire des décharges, implantées à distance moyenne l'une de l'autre, chaque station comportant: / au moins deux antennes fixes de réception d'au moins un rayonnement électromagnétique de longueur 15 d'onde prédéterminée engendré par les décharges de foudre, et / des moyens de traitement interférométrique des signaux délivrés par les antennes, agencés pour fournir une information représentative du site et/ou de l'azimut 20 de la source de rayonnements électromagnétiques constituée par la décharge de foudre. Le principe connu de la localisation angulaire de sources VHF-UHF par interférométrie consiste à mesurer la différence de phase Ad entre des signaux arrivant 25 simultanément sur deux antennes. Il est alors possible de retrouver par le calcul l'angle d'incidence a de l'onde électromagnétique par rapport à l'axe passant par les deux antennes à l'aide de la relation: Ae: 2w D/A sin a o D/A est la distance entre antennes exprimée en longueur d'onde. Une mesure de ce type permet une localisation de la source dans un cone centré sur l'axe passant par les deux antennes et d'angle au sommet ". Une deuxième base 35 interférométrique, c'est-à-dire une troisième antenne (puisqu'une même antenne est utilisée comme référence de 260 1 46n phase), permet de retrouver la direction d'origine de la source, en azimut et en site. A partir des informations d'azimut et de site obtenues en deux stations de localisation il est alors possible, par un calcul en temps 5 différé, de déterminer, par triangulation, la position spatiale de la source. Une installation de localisation spatiale de décharges de foudre connue comprend deux stations de localisation angulaire des décharges, chacune des 10 stations comportant deux ensembles de trois antennes. Le premier ensemble est constitué de trois antennes séparées mutuellement d'une distance relativement grande (par exemple 10 m pour une fréquence de fonctionnement de 300 MHZ); il permet une localisation précise de la 15 source mais avec un grand nombre d'ambiguïtés (puisque la mesure de phase se fait à 2 Y près). Le deuxième ensemble est constitué de trois antennes séparées mutuellement d'une distance relativement courte (par exemple 0.5 m) et permet de lever les ambiguïtés de 20 localisation du premier système. Contrairement à tous les autres modes de localisation qui utilisent des mesures sur l'amplitude du signal (mesures de différence de temps d'arrivée, mesures de type goniométrique), la localisation interféromé25 trique s'affranchit de la dépendance vis-i-vis des formes d'ondes des signaux de foudre, par des mesures portant uniquement sur la phase du signal. Cela permet des mesures sur de grandes dynamiques (typiquement 80 dB), ce qui s'adapte parfaitement aux importantes 30 variations de niveau de signal dues à la dynamiqued'émission des sources, ainsi qu'à l'étendue importante du domaine de surveillance. Toutefois, réalisée uniquement à des fins d'études et de recherches sur la phénoménologie de la foudre, 35 cette installation connue possède des caractéristiques qui ne la rendent pas apte à une fonction opérationnelle de surveillance permettant d'assurer la protection d'un site. En particulier, ses résolutions temporelle et spatiale élevées sont superflues pour une installation de surveillance; sa portée est insuffisante; son coût est 5 excessif; et surtout le traitement des informations en temps différé est incompatible avec une fonction de surveillance. L'invention a donc essentiellement pour but de concevoir une installation pour la détection et la loca10 lisation spatiale. en temps réel et à grande distance, des décharges de foudre permettant d'assurer une fonction opérationnelle de surveillance avec une structure technique et une maintenance minima. A cette fin. une installation agencée conformé15 ment à l'invention se caractérise en ce que chaque station comprend en outre: / des moyens de validation à seuil sensibles à au moins une grandeur du rayonnement électromagnétique reçu (notamment sa densité d'émission et/ou son 20 amplitude), agencés pour délivrer un signal de commande si ladite grandeur est supérieure à un seuil préétabli, ! des moyens de tri d'informations placés sous la dépendance des susdits moyens de validation à seuil, pour sélectionner les informations angulaires fournies 25 par les moyens de traitement interférométrique. uniquement lorsque la susdite grandeur est supérieure à sa valeur préétablie, / des moyens de formation et de traitement de données numériques agencés pour que chacune de ces données numériques soit constituée par une information représentative du site et/ou de l'azimut, sélectionnée par les moyens de tri et par une information représentant la date de la décharge de foudre, / des moyens de stockage momentané des données 35 numériques ainsi constituées, ces moyens de stockage retenant lesdites données numériques pendant un temps fonction du débit de transmission possible, / et des moyens de transmission, dans une ligne de transmission, des données numériques; ladite installation étant en outre caractérisée en ce qu'elle comprend: - des lignes de transmission reliant respectivement les susdites stations de localisation à un centre d'acquisition des données numériques; ce centre d'acquisition des données numériques comprenant: / des moyens de réception respectifs des données numériques en provenance des stations de localisation, / des moyens pour trier et associer les informations ayant dans une plage de temps déterminée, la même date et provenant respectivement de stations de locali15 sation différentes, / et des moyens de stockage momentané des informations triées et associées, les moyens de stockage retenant ces informations pendant un temps fonction de la capacité de calcul; - des moyens de calcul agencés pour déterminer par triangulation, à partir des informations de site et/ou d'azimut triées et associées, la position-spatiale de la décharge de foudre survenue à ladite date; - et des moyens d'affichage des résultats fournis par 25 les moyens de calcul. Pour que l'installation conserve son efficacité quelle que soit la position de la décharge de foudre par rapport aux stations de localisation angulaire, il est avantageux que l'installation comporte au moins trois 30 stations de localisation non mutuellement alignées, qu'elle comporte en outre des moyens pour déterminer les deux stations aptes à fournir, i une date donnée, la position spatiale avec la meilleure précision, et que les moyens de tri du centre d'acquisition des données 35 numériques soient agencés pour sélectionner des couples d'informations de même date recueillies par les deux 260 1 460 stations procurant à cette date la meilleure précision. Pour accroitre la précision des mesures effectuées, il est préférable que les stations de localisation possèdent respectivement des bases de temps syn5 chronisées à partir d'une source de synchronisation commune et des moyens de prise en compte des retards respectifs subis par les signaux de synchronisation dans les lignes de transmission respectives. Dans ce cas, on peut prévoir les dispositions 10 qui suivent: - la source de synchronisation commune comporte des moyens générateurs de signaux de synchronisation de forme sensiblement carrée, ayant une fréquence d'environ 1 Hz, de rapport cyclique sensiblement égal à 1 et modu15 lé en fréquence, et des moyens de mémorisation qui contiennent des valeurs correspondant à une période élémentaire de la fréquence de modulation et qui sont adressés par un signal d'horloge constitué par le susdit signal de synchronisation, - des moyens de liaison sont prévus entre la susdite source de synchronisation commune et les bases de temps respectives des stations de localisation pour transmettre auxdites bases de temps les signaux de sortie des moyens de mémorisation, - et chaque base de temps d'une station de localisation comprend: / des moyens de filtrage et de mise en forme du signal reçu, / des moyens de détermination des instants de 30 changement de fréquence dudit signal reçu, / des moyens de sélection pour sélectionner dans ce signal un signal stable de synchronisation, / des moyens de retard, couplés avec les moyens susmentionnés de prise en compte du retard introduit par 35 la durée de la transmission dans les susdits moyens de liaison par rapport à la durée de transmission dans les moyens de liaison avec les autres stations de localisation, / et des moyens de sortie-d'un signal, stable et compensé, de synchronisation de base de temps. Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de validation à seuil sont sensibles notamment à la densité d'émission et comprennent: - des moyens de comptage agencés pour effectuer un comptage pendant une durée prédéterminée T à partir de 10 leur mise en marche, - des moyens de détection de la présence, sur les antennes de réception, d'un rayonnement électromagnétique à détecter, - des moyens de déclenchement, commandés par les susdits 15 moyens de détection, pour déclencher la mise en marche des susdits moyens de comptage, - des moyens comparateurs pour comparer le signal de sortie des moyens de comptage à la fin d'un temps T avec un seuil prédéterminé, - et des moyens de mémorisation du résultat de cette comparaison présentant un premier niveau de tension si le comptage est inférieur au seuil prédéterminé ou un second niveau de tension si le comptage est supérieur audit seuil. Dans le cas o l'on souhaite effectuer une détection omnidirectionnelle, il est possible de faire en sorte que chaque station de localisation comporte trois antennes simples omnidirectionnelles en azimut, ces antennes étant disposées en triangle et étant choisies 30 parmi les types monopole A/4 sur plan, monopole 5 A/8 sur plan ou dip&le A/2 (A.étant la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique à détecter). Dans ce cas, pour éviter des problèmes de couplage entre antennes, il est souhaitable que les antennes présentent une directi35 vité en site relativement faible, notamment inférieure ou égale à 3 dB. Par contre, dans le cas o l'on souhaite effectuer une détection directionnelle, il est possible de faire en sorte que chaque station de localisation comporte des antennes directionnelles en azimut, notamment 5 agencées pour une détection dans un domaine angulaire limité ou bien agencées pour une détection isotrope en azimut par combinaison de plusieurs antennes pointées dans des directions complémentaires. Avantageusement, les antennes de chaque station 10 sont mutuellement écartées d'environ une demi-longueur d'onde du rayonnement à détecter. On peut, en outre, faire en sorte que l'installation conforme à l'invention comprenne des moyens pour déterminer les différences de temps d'arrivée, au centre 15 d'acquisitions des données numériques. des données numériques en provenance de stations de localisation différentes et que les moyens de calcul soient agencés pour utiliser ces informations de différences de temps d'arrivée conjointement avec les autres informations de 20 site et/ou d'azimut triées et associées, de manière qu'il soit possible d'effectuer la localisation de la source de rayonnement électromagnétique constituée par la décharge de foudre à partir d'un système d'antennes ambigu, mais conférant une meilleure résolution 25 angulaire. Toujours dans le but d'éliminer au maximum les causes d'erreur ou d'incertitude et d'accroître la précision des mesures, on peut prévoir que l'installation comporte en outre des moyens d'étalonnage, incluant un 30 émetteur de rayonnements électromagnétiques de la fréquence à détecter et des moyens de détection et de calcul du déphasage propre de l'installation, ce grâce à quoi il est possible d'en corriger les mesures. L'invention sera mieux comprise à la lecture de 35 la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple non 260 1 460 - e limitatif; dans cette description on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble très schématique d'une installation conforme à l'invention; - la figure 2 est un schéma synoptique d'une station de mesure faisant partie de l'installation de la figure 1 - les figures 3 à 5 sont des vues schématiques de différents systèmes d antennes utilisables dans la 10 station de mesure de la figure 2; - la figure 6 est un schéma synoptique détaillé d'un exemple de réalisation d'une partie de la station de mesure de la figure 2; - la figure 7 est un schéma électrique d'un 15 exemple de réalisation d'une autre partie de la station de la figure 2; - la figure 8 est un schéma synoptique d'une unité d'acquisition de données faisant partie de l'installation de la figure 1; - la figure 9 est un schéma synoptique d'une unité de traitement de données en temps réel faisant partie de l'installation de la figure 1; et - les figures 10 à 12 sont des schémas électroniques illustrant des modes de réalisation propres à 25 assurer certaines fonctions dans l'installation de l'invention. L'installation de détection et de localisation spatiale par voie interférométrique, en temps réel et à - grande distance des décharges de foudre est représentée, 30 dans son ensemble et de façon très schématique, à la fig. 1. L'installation comprend un certain nombre de stations de mesure, représentées ici au nombre de trois référencées respectivement 1, 2 et 3, équipées respec35 tivement d'antennes I1. I2, I3, qui sont reliées par des lignes de transmission L1, L2 et L3 à une unité centrale 260 1 460 d'acquisition de données 4, elle-même reliée à une unité de traitement des données en temps réel 5. La localisation de l'activité orageuse se faisant par triangulation, la géométrie d'implantation des 5 stations de mesure est à optimiser en fonction de l'étendue du domaine d'observation, ainsi que de la disponibilité des sites d'implantation. Elle est donc directement tributaire des performances de chaque station et en particulier de la dis10 tance de détection; celle-ci dépend du niveau des sources de rayonnement VHF-UHF associées à la foudre, de l'altitude de ces sources (typiquement de 0 à 10 km) ainsi que de l'altitude de chaque station de réception. Pour des situations typiques, on peut estimer cette dis15 tance de détection de 150 km à 200 km. Deux cas de figure principaux sont envisageables pour l'implantation des stations: 1 - Les stations de mesure sont à l'intérieur du domaine d'observation. Dans ce cas, chaque station a un 20 domaine angulaire d'observation de 360' et utilise trois antennes de mesure mutuellement séparées d'une distance correspondant à une demi-longueur d'onde. La distance entre stations, qui peut être typiquement de 20 à 80 km, est optimisée en fonction de critères de précision de 25 localisation dans le domaine étudié, de portée et d'implantation. Un minimum de deux stations est nécessaire, mais trois stations sont préférables afin d'éviter les zones angulaires pour lesquelles l'erreur de localisation par triangulation est grande taxe de chaque couple 30 de stations). 2 - Les stations de mesures sont à l'extérieur du domaine d'observation. Dans ce cas, chaque station a un domaine angulaire d'observation inférieur à 180', avec un site très faible; on peut alors utiliser 35 seulement deux antennes, de préférence directives, pour chaque station. La distance entre les antennes peut 260 1 460 alors être choisie supérieure_à une demi longueur d'onde afin d'améliorer la précision de localisation dans le domaine angulaire retenu. La distance entre stations sera comparable aux 5 dimensions du domaine d'observation (typiquement 100 à 200 km). Deux stations sont suffisantes lorsque le domaine d'observation est à l'extérieur de l'axe des stations; trois sont préférables dès lors que le 10 domaine couvre des zones situées entre les stations. La fréquence de fonctionnement de récepteur peut être choisie dans la gamme VHF-UHF, par exemple au voisinage de 140 MHz (d'o une demi longueur d'onde de l'ordre de 1 mètre). Ce domaine de fréquence permet d'accéder à des sources de rayonnement présentes dans toutes les phases de l'éclair, et permet donc la localisation de l'ensemble des phénomènes de décharges atmosphériques comme les mécanismes précurseurs des foudroiements au sol, 20 l'onde de retour de l'arc nuage-sol, ou les mécanismes intra-nuage. Le fait, en particulier, de détecter les décharges intra-nuage est important car celles-ci représentent 80 à 90Z de l'activité électrique d'un nuage 25 d'orage; cela présente également un intérêt en ce qui concerne les protections en vol d'avions ou de fusées. L'agencement général d'une station de mesure est représenté à la fig. 2. Cette station est équipée d'un système d'antennes I pour lequel deux configurations 30 sont plus particulièrement à prendre en considération: 1'/ un premier système d'antennes (voir fig. 3) est constitué de trois antennes simples, 61 à 63. omnidirectionnelles en azimut, disposées aux sommets d'un 35 triangle équilatéral dont les côtés ont une longueur d'environ A/2; dans ce cas les antennes peuvent être du 260 1 4 6 0 11: type monopole A/4 sur plan, monopole 5 A/8 sur plan, ou dipôle A/2, présentant une légère directivité en site ( ainsi deux couples interférométriques indépendants. En revenant au schéma général d'une station de mesure représenté à la fig. 2, les trois antennes 6 à reprTsent la ig. 2, les trois antennes 61 i 260 1 460 63 fournissent respectivement trois couples de grandeurs, respectivement l'amplitude Al, A2 et A3 et la phase 1'2 3 phase W1' W2 et W3, du rayonnement électromagnétique détecté. Les signaux de sortie des trois antennes sont envoyés dans une unité de traitement interférométrique 15, comportant des moyens de filtrage, d'amplification et de changement de fréquence (en 16), puis des moyens récepteurs VHF (en 17), et enfin des moyens de trai10 tement analogique de phase (en 18) fournissant le cosinus (cos A12) et le sinus (sin A&12) de l'angle de déphasage entre les signaux reçus par les antennes 61 et 62 et le cosinus (cos &Pl 3) et le sinus (sin A1 3) de l'angle de déphasage entre les signaux reçus par les 15 antennes 61 et 63. Une telle unité de traitement interférométrique est déjà connu. Pour fixer les idées, un exemple de structure est représenté à la fig. 6. Les trois antennes 61 à 63, du type monopole A/4 sur plan, sont raccordées 20 respectivement à trois filtres 19 appairés en phase ayant typiquement une bande passante de 10 MHz centrée sur une fréquence de 140 MHz. Ces filtres 19 sont respectivement raccordés à trois dispositifs de changement de fréquence 20 connectés également à un générateur de 25 fréquence 21 de 170 MHz typiquement. Les dispositifs de changement de fréquence 20 sont raccordés respectivement à trois filtres à fréquence intermédiaire 22 appairés en phase et ayant typiquement une bande passante de 1 MHz centrée sur la fréquence de 30MHz. Ces filtres sont rac30 cordés à trois amplificateurs limiteurs 23 ayant typiquement une dynamique de limitation de 80 d8, qui sont eux-m&mes connectés à trois répartiteurs 24. Ces derniers sont raccordés à quatre mélangeurs 25 soit directement pour les deux mélangeurs des voies cosinus, soit par l'intermédiaire de déphaseur de w/2 26 (pour une de leurs entrées) pour les deux mélangeurs des voies sinus. 260 1 460 Les mélangeurs sont enfin raccordés respectivement à quatre filtres à basses fréquences 27, ayant une bande passante typique d environ 0-5 kHz, eux-memes raccordés respectivement à quatre amplificateurs de sortie 28. Ilien entendu, un circuit équivalent à deux voies est à utiliser dans le cas o la station est équipée d'un système de détection à seulement deux antennes. En revenant à la fig. 2, les signaux fournis par l'unité de traitement interférométrique 15 sont ensuite 10 traités numériquement, dans une unité de traitement numérique 29. L'unité de traitement numérique 29 comprend tout d abord un circuit de numérisation et de traitement 30 qui assure respectivement la conversion analogique/15 numérique des informations cos AW12, sin Ap12, cos Apl3 et sin AW13 et le calcul de la direction angulaire en site et/ou azimut de la source de rayonnement par rapport à la station. Toutefois, toutes les informations ne sont pas 20 systématiquement prises en compte et un tri des informations est simultanément effectué par validation des informations fournies par le circuit de numérisation et de traitement 30. La sélection se fait sur la base d'une détection d'amplitude du signal (circuit 31) et/ou d'une 25 détection de sa densité d'émission (circuit 32) qui sont comparés (circuit de validation 33) à des seuils respectifs programmables (circuit de seuil 34). La sélection en amplitude permet de donner un seuil d'acquisition et donc de définir une qualité de 30 mesure (par sélection indirecte du rapport signal à bruit minimum). Elle peut être également considérée comme un moyen de limitation de la portée. La sélection de densité d'émission, par contre, porte directement sur les mécanismes d'émission associés 35 aux décharges atmosphériques. On peut définir cette densité d'émission dans la fenêtre de résolution temporelle de la mesure comme le pourcentage de temps pendant lequel le rayonnement est présent (par exemple nombre de microsecondes d'émission dans la fenêtre d'analyse de ps). Ce mode de sélection associé à une mesure finement résolue en temps (100 ps) permet d'accéder à l'extension spatiale des décharges. Les décharges de foudre présentent en effet, en cours de processus, des émissions intenses durant plusieurs centaines des microse10 condes et s'étendant sur des distances pouvant dépasser la dizaine de kilomètres. La possibilité d'échantillonner ces décharges en plusieurs points (un pour chaque centaine de ps), associés avec la connaissance dela densité d'émission permet une reconstitution du trajet 15 de la décharge et conduit donc à la connaissance de l'extension de la région de foudroiement. La grande résolution temporelle de la mesure permet également de limiter la probabilité d'occurence, dans une même fenêtre temporelle, de décharges spatia20 lement distinctes. Enfin, le critère de sélection sur la densité d'émission peut permettre l'élimination de signaux parasites sporadiques. La figure 7 représente le schéma électronique 25 d'un exemple de réalisation du circuit de validation. Le circuit 32 de détection de densité d'émission du signal comprend une porte ET 35 dont une entrée est connectée à une horloge H' (non représentée) délivrant un signal de période T/N, T étant la période de récurrence des me30 sures et 1/N étant la résolution souhaitée pour ces mesures; l'autre entrée de la porte ET 35 reçoit un signal logique VALEM qui vaut 1 quand il y a émission de rayonnements et 0 dans le cas contraire. La sortie de la porte ET 35 est connectée à une entrée d'un compteur 36 35 dont l'entrée de remise à zéro (RAZ) est reliée à une horloge H fournissant un signal de période T. 260 1 460 Quand il y a émission de rayonnement (signal VALEM = 1), le circuit ET 35 laisse passer le signal d'horloge H' de période T/N dont les impulsions sont comptées par le compteur 36. A l'expiration de chaque 5 période de temps T, le compteur 36 fournit un signal de sortie compris entre 0 et N représentatif de la densité d-'émission mesurée sur la période T. La sortie du compteur 36 est raccordée à l'entrée du circuit de validation 33, autrement dit à 10 l'entrée d'un comparateur 37 dont l'autre entrée est raccordée au circuit de programmation de seuil 34. La sortie de comparateur 37 est connectée à l'entrée d'une bascule 38 de type D dont l'entrée d'horloge reçoit le signal d'horloge H de période T. Le résultat de la comparaison apparaissant en sortie du comparateur 37 est donc mémorisé toutes les T secondes par la bascule 38 et le signal VAL apparaissant sur la sortie non inverseuse Q de celle-ci indique à tout moment si la mesure de la densité d'émission 20 effectuée pendant la période précédente était supérieure (VAL = 1) au seuil affiché ou inférieure (VAL = 0) à ce seuil. En outre, cette valeur de densité d'émission peut être conservée comme élément de caractérisation 25 comme indiqué ciaprès. A partir des informations ainsi validées, on procède alors au calcul de la direction angulaire en azimut et/ou en site de la source de rayonnement par rapport à la station, en tenant compte des éventuelles 30 corrections nécessaires (étalonnages, couplages entre antennes, effets d'environnement, etc.). On procède alors au stockage, dans une mémoire 39, de données numériques constituées chacune par l'ensemble d'une information résultant du calcul 35 précédemment effectué, d'une information relative à la date de l'émission (obtenue à partir d'une horloge synchrone 40 synchronisée avec celles des autres stations), et éventuellement d'une information de c:aracterisation qui, comme indiqué plus haut, peut être la valeur de la densité d'émission, ou la même fournie par un capteur permettant de caractériser la décharge. Les données numériques ainsi constituées sontalors transmises (circuit de transmission 41) de toute façon appropriée, par exemple via un modulateur 42 de vitesse appropriée et une ligne téléphonique 43 normale 10 ou spéciale, vers l'unité centrale d'acquisition de données 4. La mémorisation des données en 39 permet d'étaler dans le temps la fourniture des données à transmettre aux moyens de transmission: ceux-ci n'ont donc 15 pas à présenter une capacité de transmission trop importante et leur cout s'en trouve réduit d'autant. L'unité centrale d'acquisition de données 4, représentée à la fig. 8, reçoit simultanément, via par exemple des lignes téléphoniques respectives 431, 432 et 20 433 et des démodulateurs respectifs 441', 442 et 443, les données numériques en provenance des stations de mesure 1, 2 et 3, données qui sont affectées à des circuits d'acquisition 451, 452 et 453 respectivement. Une unité de tri 46 effectue un tri temporel des 25 données ainsi reçues et ne conserve que les données numériques de même date communes à au moins deux stations et ces données sont réagencées, puis stockées en mémoire en 47 avant d'être fournies à l'unité 5 de traitement des données en temps réel. La présence des moyens de 30 mémorisation 47 permet donc, là encore, d'étaler dans le temps la transmission des données vers l'unité de traitement 5 et donc d'adapter cette transmission à la capacité de calcul de cette unité 5, laquelle peut être moins largement dimensionnée et peut donc être moins 35 coûteuse, Bien entendu, la gestion de l'unité d'acquisition de données 4 est synchronisée à la même cadence que les unités de traitement des stations de localisation angulaire (liaison 48). L'unité 5 de traitement des données en temps réel, représentée à la fig. 9, comprend une unité de calcul 49 qui revoit et lit (en 50) les données en provenance de l'unité d'acquisition 4, prend en compte les diverses données d'étalonnage qui lui sont communiquées 10 (en 51) et effectue (en 52) le calcul proprement de localisation de la source de rayonnement (décharge de foudre). Le calculateur central choisit les deux stations, parmi les trois, qui permettent la meilleure localisation (le critère retenu étant que la source à 15 localiser se trouve en dehors de l'axe des deux stations retenues), les informations en provenance de la troisième servant alors de moyens de contrôle.-Les résultats du calcul sont enfin mis en forme (en 53) de façon appropriée, puis dirigés vers des moyens d'affi20 chage (par exemple affichage en temps réel sur écran 54a impression des données en temps réel en 54b, stockage des données en temps réel en 54c, etc.). Bien entendu, aux moyens de traitement de données en temps réel dont il est question ci-dessus, il 25 est possible d'adjoindre des moyens de traitement de données en temps différé, des moyens de traitement statistiques, ou autres (non représentés). Il est donc nécessaire d'assurer la synchronisation des stations afin de recaler en temps les fenêtres 30 temporelles d'acquisition sur les diverses stations. Cette synchronisation temporelle peut être utilisée des deux façons suivantes: 1 - pour compenser, si nécessaire, les différences de temps de propagation entre stations dans le 35 cas de stations très éloignées, et donc faciliter et 260 1 460 accélérer la mise en coincidence temporelle des informations au niveau du système central; 2 - pour améliorer la précision de localisation en combinant les localisations angulaires des diverses 5 stations avec des mesures de différence de temps d'arrivée, entre stations. En effet, la mesure de différence de temps d'arrivée des signaux de foudre entre deux stations permet de définir la direction moyenne de la source (avec une précision fonction de la résolution 10 temporelle de la mesure); cela limite donc le domaine angulaire de recherche pour chaque station et permet alors d'utiliser un système d'antennes ambigu mais présentant une meilleure résolution angulaire; le levé d'ambiguïté se fait alors au niveau du système central 15 par combinaison de la localisation angulaire et de la mesure de différence de temps d'arrivée. A cette fin, chaque station de mesure est équipée d'une horloge pilotée par un oscillateur à quartz, destinée à dater les évènements parvenant à chacune des 20 stations. A chaque mesure effectuée dans une station est alors affectée une date qui sera utilisée au dépouillement pour déterminer les ensembles de mesures synchrones. Ls stabilité des oscillateurs utilisés n'étant pas suffisante, il. est nécessaire de les synchroniser 25 périodiquement (par exemple une fois par seconde) par remise à zéro des compteurs horloges associés (40 sur la fig. 2). Les "tops" de remise à zéro sont envoyés simultanément vers chaque station à partir d'un boitier d'é30 mission situé au niveau de l'unité centrale et un boitier de réception prévu dans chaque station en assure la mise en forme et crée un retard destiné à compenser les retards différentiels apportés par les longueurs de ligne différentes entre l'unité centrale et les stations 35 respectives. 260 1 460 En se référant aux figures 10 à 12, on va maintenant décrire la constitution et le fonctionnement de tels boitiers d'émission et de réception de signaux de synchronisation. Les signaux de synchronisation sont 5 envoyés sur des lignes spécialisées (2 fils) reliant chacune des stations à l'unité centrale. Les signaux de synchronisation émis sont des signaux carrés de fréquence 1 Hz, de rapport cyclique 1 et modulés en fréquence (le niveau 0 est modulé par une 10 fréquence f1 -par exemple 1000 Hz- et le niveau 1 est modulé par une fréquence f2 -par exemple 2000 Hz-. En se reportant tout d'abord à la fig. 10, le botitier d'émission 56 comporte un oscillateur à quartz 57 (par exemple à la fréquence de 1,024 MHz) suivi d'un 15 circuit diviseur par quatre 58 fournissant un premier signal à la fréquence de 256 kHz et lui-même suivi d'un circuit diviseur par deux 59 fournissant un second signal à la fréquence de 128 kHz. Les sorties de ces deux circuits diviseurs sont raccordés respectivement à 20 une entrée de deux portes ET 60, 61 dont les sorties sont raccordées aux deux entrées d'une troisième porte ET 62 ayant sa sortie connectée à l'entrée d'un circuit diviseur par 128, 63. En outre, la sortie du circuit diviseur par deux 25 59 est raccordée à un circuit diviseur par 128, 64, luimême suivi d'un circuit diviseur par 1000, 60, dont la sortie, fournissant un signal de déclenchement à la fréquence de 1 Hz et de rapport cyclique 1, est raccordée d'une part à l'autre entrée de la porte ET 61 et, après 30 inversion (circuit inverseur 66), à l'autre entrée de la porte ET 60 et, d'autre part, après mise en forme, à l'entrée de remise à zéro du circuit diviseur par 128, 63. Les trois portes ET 60, 61 et 62 constituent un circuit inverseur déclenché fournissant au circuit divi35 seur par 128, 63, un signal dont la fréquence est alternativement de 256 kHZ et 128 kHz pendant 500 ms. 260 1 460 Le diviseur par 128, 63 est càblé en compteur binaire à 7 bits et, à la sortie, un bus d'adresse est connecté à l'entrée d'adresse d'une mémoire EPROM 67 à 128 éléments dont la sortie est raccordée à un 5 convertisseur numérique-analogique 68 raccordé en sortie à trois lignes de transmission vers respectivement les trois stations de mesure 1, 2 et 3. En outre,- un circuit de synchronisation ajustable comprend une première bascule monostable 69 dont 10 l'entrée reçoit le signal de sortie, à fréquence de 1 Hz, du diviseur par 1000, 65, tandis que son entrée de déclenchement est connectée à la sortie du diviseur par 2, 59, et reçoit le signal de fréquence 128 kHz. La sortie de cette première bascule monostable est connectée à 15 l'entrée d'une seconde bascule monostable 70 dont l'entrée de déclenchement est reliée à la sortie du diviseur par 4, 58, et reçoit le signal de fréquence 256 kHz. A chaque bascule monostable 69, 70 est connecté un circuit, respectivement 71, 72, permettant de régler la 20 durée de l'impulsion de sortie, de telle sorte que le signal de sortie est, après amplification, un signal de synchronisation de fréquence 1 Hz envoyé avec un retard ajustable vers l'unité centrale pour synchroniser le fonctionnement de celle-ci avec les trois stations de 25 mesure. La figure 11 montre le schéma d'un boitier 72 de réception des signaux de synchronisation, qui équipe chacune des stations 1, 2 et 3. Les impulsions de synchronisation reçues sont, après amplification, envoyées 30 à un filtre passe-bande 73, puis mises en forme en 74, avant d'être appliquées à l'entrée d'une bascule monostable 75 ajustable par un circuit de réglage 75a et, simultanément, à une entrée d'une bascule 76 de type D dont l'entrée d'horloge reçoit le signal de sortie de la 35 bascule monostable 75. La sortie inverseuse de la bascule 76 de type D est reliée à l'entrée d'une autre 260 1 460 bascule monostable 77 réglable par un circuit d ajustement 77a. La sortie de la bascule 77 est appliquée à l'entrée d'horloge d'une autre bascule 78 de type D dont la sortie inverseuse est bouclée sur 5 l'entree D et dont la sortie non inverseuse est reliée à une entrée d'une porte ET 79 dont I'autre entrée reçoit le signal de sortie de la bascule monostable 75 inversée par une porte ET 80. La sortie de la porte ET 79 est reliée à l'entrée d'encore une autre bascule monostable 10 81, ajustable par un circuit de réglage 81a, dont la sortie, après amplification, fournit les impulsions de synchronisation nécessaires au fonctionnement de la station de mesure. La sortie de la bascule monostable 81 est con15 nectée à l'entrée de remise à zéro de la bascule 78 de type D. Une horloge à quartz 82 fournit un signal à la fréquence de 1 MHz qui, après division par deux par un circuit diviseur 83 (500 kHz), est, d'une part, appliqué 20 à l'entrée d'horloge de la bascule monostable 75 et, d'autre part, après une nouvelle division par cinq par le circuit diviseur 84 (100 kHz), est appliqué aux entrées d'horloge respectives des bascules monostables 77 et 81. Le circuit formé par la bascule monostable 75 et la bascule 76 de type D détecte l'instant de changement de fréquence dans le signal de synchronisation reçu. Le circuit formé par la bascule monostable 77 et la bascule 78 de type D permet de sélectionner une impulsion ulté30 rieure (par exemple la cinquième après ce changement de fréquence), les premières impulsions suivant immédiatement le changement de fréquence étant -affectées de sautillements ("jitter") et n'étant pas utilisables pour servir de référence. L'impulsion ainsi sélectionnée 35 déclenche la bascule monostable 81 qui est programmable de manière à permettre une compensation du retard différentiel introduit par les durées de transmission différentes entre le boitier d'émission et les boitiers de réception'respectifs des diverses stations de mesure. 5 Afin d'assurer une bonne stabilité et une bonne reproductibilité des retards entre les diverses stations de mesure, il est souhaitable que les bascules monostables utilisées soient des bascules monostables numériques, dont le schéma est fourni à la figure 12. Chaque bascule monostable numérique comprend une bascule 82 de type D dont l'entrée. d'horloge constituel'entrée de la bascule monostable numérique, laquelle entrée est également raccordée à une entrée d'une porte ET 83 interdisant le redéclenchement du 15 monostable. La sortie inverseuse de la bascule 82 est bouclée sur son entrée et raccordée également à l'autre entrée de la porte ET 83, tandis que sa sortie non inverseuse est connectée à une entrée d'une porte NON ET 84 dont l'autre entrée est raccordée à l'entrée 20 d'horloge H du circuit de bascule monostable numérique. La sortie de la porte NON ET 84 est reliée à l'entrée d'un circuit de comptage, constitué par deux compteurs-décompteurs décimaux prépositionnables 85 et 86 (par exemple celui disponible sous la référence Texas 25 Instrument 74 192) connectés en série, avec un circuit de prépositionnement 87, permettant un affichage du retard souhaité, agissant sur les bits de poids 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 et 128. La sortie du compteur, constituant la sortie de la bascule monostable numérique, est rac30 cordée à l'entrée de remise à zéro de la bascule 82 de type D. De plus, la sortie de la porte ET 83 est raccordée, par l'intermédiaire d'une porte inverseuse 88, aux entrées d'horloge des compteurs 85 et 86. Dans le circuit de bascule monostable qui vient 35 d'être décrit, le compteur effectue un comptage entre 1 et 255. Si T est la période du signal d'horloge H, le 260 1 460 retard qu'il sera possible d'introduire sur le signal d'entrée pourra être compris entre 1T et 255T avec une erreur inférieure ou égale à T. Enfin, il est avantageux de prévoir des moyens 5 d'étalonnage de chaque station de mesure, afin de pouvoir procéder au réglage de celle-ci en l'absence de décharges de foudre et aussi de pouvoir déterminer le déphasage propre introduit par chaque station de mesure et d'en tenir compte dans les calculs de localisation de 10 source électromagnétique. Un exemple d'un tel circuit de commande d'étalonnage est représenté en 89 à la figure 11. Il comprend un circuit diviseur par soixante 90 dont l'entrée est connectée à la sortie de la bascule 15 monostable 81 et dont la sortie est raccordée à un circuit diviseur programmable, constitué par exemple par deux compteurs-décompteurs 91, 92 commandés par un circuit de prépositionnement 93; la sortie de ce circuit diviseur programmable est raccordée, d'une part, 20 aux entrées d'horloge des compteurs-décompteurs 91, 92 et à l'entrée de remise à zéro du diviseur 90 et, d'autre part, à l'entrée d'horloge d'une bascule 94 de type D dont la sortie inverseuse est bouclée sur l'entrée et dont l'entrée de remise à zéro est connectée 25 à la sortie de la bascule monostable 81. La sortie de la bascule 94 constitue, après adaptation, la sortie de commande d'étalonnage de la station, raccordée à un émetteur e1, e2 et e3 placé dans l'antenne I1, 12 et 13 respectivement des stations 1, 2 et 3 {fig. 1). On 30 déclenche ainsi, toutes les p minutes, une séquence d'étalonnage de durée 1 seconde, le nombre p étant programmable manuellement (en 93) de O à 255 minutes. L'installation qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 à 12 permet d'assurer la détection à 25 distance de toute activité électrique notable susceptible de se déplacer vers un site; cette activité est 260 1460 liéee soit à-des fronts convectifs, soit à des cellules isolees en mouvement; cette première fonction est essentiellement une fonction de surveillance et de prévision à moyen terme, par exemple de l'ordre d'une heure 5 ou de quelques heures, la distance nominale de détection de la zone active étant par exemple de l'ordre de km. L'activité électrique existante est détectée par le rayonnement électromagnétique créé par les foudroie10 ments qui peuvent s'établir à intervalles de temps plus ou moins grands (de quelques seconde à quelques minutes). L'équipement associé doit être en mesure de fournir un point 'de localisation par éclair détecté 15 (éventuellement plusieurs si l'éclair est suffisamment énergétique et de grande extension); le point sera défini par sa distance au centre météorologique et par son azimut. La distance de détection sera par exemple de l'ordre de 150 km, donc homogène avec les distances 20 d'observation par radar. Les données seront traitées de deux façons: - la détermination du nombre n de points par unité de temps permettra d'évaluer l'importance de l'activité électrique observée; - l'évolution de la répartition des points de localisation en fonction du temps renseignera sur les risques que le système orageux se dirige vers la proximité du site considéré. Ces données permettront au centre de contrôle 30 d'informer des responsables opérationnels du site à protéger pour: - poursuivre ou interrompre des opérations jugées dangereuses (manipulation d'ergols, de dispositifs pyrotechniques, etc.); - lancer ou non des opérations se déroulant sur des temps assez longs (plusieurs heures); 260 1 460 - apprécier les risques d'un foudroiement en vol d'un appareil volant (foudrolement direct ou de proximité) même si l'activité électrique audessus du site n'est pas particulièrement marquée. Il est à noter que ces informations, traitées sur des périodes de temps assez longues, seront de nature a fournir une meilleure connaissance des phénomenes de type atmosphérique existant dans l'environnement du site et permettront, par comparaison avec des 10 données de même nature obtenues sur d'autres sites, de mieux caractériser les conditions de fonctionnement du site considéré vis-à-vis de son environnement météorologique. Comme il va de soi et comme il résulte 15 d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, 260 1 460 REVENDICATIONS. 1. Installation pour la détection et la localisation spatiale par mesure interférométrique. en temps réel et à grande distance, des décharges de foudre, comprenant: - au moins deux stations (1, 2, 3) de localisation angulaire des décharges implantées à distance moyenne l'une de l'autre, chaque station-comportant: / au moins deux antennes fixes (6, 7, 10) de 10 réception d'au moins un rayonnement électromagnétique de longueur d onde prédéterminée engendré par les susdites décharges de foudre et / des moyens (15) de traitement interférométrique des signaux délivrés par les antennes, agencés 15 pour fournir une information représentative du site et/ou de l'azimut de la source de rayonnements électromagnétiques constituée par la décharge de foudre, caractérisée en ce que chaque station comprend en outre: / des moyens (31, 34) de validation à seuil sensibles à au moins une grandeur du rayonnement électromagnétique reçu (notamment sa densité d'émission et/ou son amplitude), agencés pour délivrer un signal de commande si ladite grandeur est supérieure à un seuil préétabli, 25 / des moyens (30) de tri d'informations placés sous la dépendance des susdits moyens de validation à seuil, pour sélectionner les informations angulaires fournies par les moyens de traitement interférométrique uniquement lorsque la susdite grandeur est supérieure à 30 sa valeur préétablie, / des moyens (30) de formation et de traitement de données numériques agencés pour que chacune de ces données numériques soit constituée par une information représentative du site et/ou de l'azimut, sélectionnée 35 par les moyens de tri, et par une information représentant la date de la décharge de foudre, 260 1 460 I des moyens (31) de stockage momentané des données numériques ainsi constituées, ces moyens de stockage retenant lesdites données numériques pendant un temps fonction du débit de transmission possible, / et des moyens (41; 42) de transmission, dans une ligne de transmission, des données numériques; et en ce que ladite installation comprend en outre. - des lignes de transmission (431, 432' 433) reliant respectivement les susdites stations de localisation à 10 un centre (4) d'acquisition des données numériques; ce centre (4) d'acquisition des données numériques, comprenant: / des moyens (441-443; 451-453) de réception respectifs des données numériques en provenance des 15 stations de localisation, / des moyens (46) pour trier et associer les informations ayant dans une plage de temps déterminée,la même date et provenant respectivement de stations de localisation différentes, / et des moyens (47) de stockage momentané des informations triées et associées, les moyens de stockage retenant ces informations pendant un temps fonction de la capacité de calcul; - des moyens de calcul (49) agencés pour déterminer par 25 triangulation, à partir des informations de site et/ou d'azimut triées et associées, la position spatiale de la décharge de foudre survenue à ladite date; - et des moyens (53-55) d'affichage des résultats fournis par les moyens de calcul. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins trois stations de localisation angulaire (1, 2, 3) non mutuellement alignées, en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour déterminer les deux stations aptes à fournir, à une 35 date donnée, la position spatiale avec la meilleure précision, et en ce que les moyens de tri (46) du centre 260 1 460 d'acquisition des données numériques (4) sont agencés pour sélectionner des couples d'informations de même date recueillies par les deux stations procurant à cette date la meilleure précision. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le rayonnement électromagnétique détecté possède une fréquence d'environ 140 MHz. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les stations 10 de localisation possèdent respectivement des bases de temps (40> synchronisées (en 72) à partir d'une source de synchronisation commune (56) et des moyens (81) de prise en compte des retards respectifs subis par les signaux de synchronisation dans les lignes de transmis15 sion respectives. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que: - la source de synchronisation commune comporte des moyens générateurs de signaux de synchronisation de 20 forme sensiblement carrée, ayant une fréquence d'environ 1 Hz, de rapport cyclique sensiblement égal à 1 et modulé en fréquence, et des moyens de mémorisation qui contiennent des valeurs correspondant à une période élémentaire de la fréquence de modulation et qui sont adressés 25 par un signal d'horloge constitué par le susdit signal de synchronisation, - des moyens de liaison sont prévus entre la susdite source de synchronisation commune et les bases de temps respectives des stations de localisation pour trans30 mettre auxdites bases de temps les signaux de sortie des moyens de mémorisation, - et chaque base de temps (72) d'une station de localisation comprend: / des moyens (73, 74) de filtrage et de mise en 35 forme du signal reçu, / des moyens (75, 76) de détermination des instants de changement de fréquence dudit signal reçu, / des moyens (77, 78) de sélection pour sélectionner dans ce signal un signal stable de synchronisation, / des moyens de retard (81), couplés avec les moyens susmentionnés de prise en compte du retard introduit par la durée de la transmission dans les susdits moyens de liaison par rapport à la-durée de 10 transmission dans les moyens de liaison avec les autres stations de localisation, / et des moyens de sortie d'un signal, stable et compensé, de synchronisation de base de temps. 6. Installation selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens susmentionnés de validation à seuil sont sensibles notamment à la densité d'émission et comprennent: - des moyens de comptage agencés pour effectuer un comptage pendant une durée prédéterminée T à partir de 20 leur mise en marche, - des moyens de détection de la présence, sur les antennes de réception, d'un rayonnement électromagnétique à détecter, - des moyens de déclenchement, commandés par les susdits 25 moyens de détection, pour déclencher la mise en marche des susdits moyens de comptage, - des moyens comparateurs pour comparer le signal de sortie des moyens de comptage à la fin d'un temps T avec un seuil prédéterminé, - et des moyens de mémorisation du résultat de cette comparaison présentant un premier niveau de tension si le comptage est inférieur au seuil prédéterminé ou un second niveau de tension si le comptage est supérieur audit seuil. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque 260 1 460 stations de localisation comporte trois antennes simples (61, 62. 63) omnidirectionnelles en azimut, ces antennes étant disposées en triangle et étant choisies parmi les types monop1ole >/4 sur plan, monopole 5 >/8 sur plan ou 5 dipôle A/2 (A étant la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique à détecter). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les antennes présentent une directivité en site relativement faible, notamment inférieure 10 ou égale à 3 dB. 9, Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque station de localisation comporte des antennes directionnelles en azimut (7, 10) notamment agencées pour une 15 détection dans un domaine angulaire limité ou bien agencées pour une détection isotrope en azimut par combinaison de plusieurs antennes pointées dans des directions complémentaires. 10. Installation sel-on l'une quelconque des re20 vendications 1 à 9, caractérisée en ce que les antennes de chaque station sont mutuellement écartées d'environ une demi-longueur d onde du rayonnement à détecter. 1-1. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle com25 prend en outre au centre d'acquisitions des données numériques des moyens pour déterminer les différences de temps d'arrivée entre stations de localisation différentes et en ce que les moyens de calcul sont agencés pour utiliser ces informations de différences de temps 30 d'arrivée conjointement avec les autres informations de site et/ou d'azimut triées et associées,-de manière qu'il soit possible d'effectuer la localisation de la source de rayonnement électromagnétique constituée par la décharge de foudre à partir d'un système d'antennes 35 ambigu, mais conférant une meilleure résolution angulaire. 260 1 460 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de commande d'étalonnage (89), incluant un émetteur propre de rayonnements elec:tromagnétiques de la fréquence à détecter et des moyens de détection et de calcul du déphasage propre de l'installation, ce grâce à quoi il est possible d'en corriger les mesures.