Brevet FR2649214A1 — publié le 19910104

PROCEDE POUR EAIRE FONCTIONNER UN SONAR EN MODE ACTIF ET PASSIF La présente invention se rapporte aux procédés qui permettent de faire fonctionner un sonar en modes actif et passif, c'est-8-dire soit en recevant les échos des signaux émis par ce sonar et soit en recevant les signaux acoustiques provenant directement du milieu marin. Il est connu de faire fonctionner un sonar selon deux modes de fonctionnement distincts - Dans un premier mode de fonctionnement, on émet avec le sonar des signaux acoustiques qui se réfléchissent sur les objets à détecter et on analyse les échos correspondants. Dans un deuxième mode, on écoute les émissions acoustiques émises par les différents bruiteurs présents dans le mIlieu marin et qui permettent de détecter ces bruiteurs. Ces émissions peuvent être volontaires comme les signaux émis par un sonar porté par un autre navire, ou involontaires comme le bruit des hélices de ce navire. Ces deux modes de fonctionnement sont complémentaires et il est souhaitable de pouvoir les utiliser simultanément, de manière à augmenter les probabilités de détection. Pour résouare ce problème, il est connu d'utiliser deux sonars distincts, l'un passif et l'autre actif, fonctionnant simultanément. On peut utiliser une antenne acoustique unique alimentant deux chaines de réception - Une chaine active adaptée aux signaux émis, donc fonctionnant généralement en bande étroite, fréquemment placée à l'intérieur de la bande passive vue ci-dessous. - Une chaine passive adaptée aux signaux recherchés et organisée par exemple selon un ensemble de bandes étroites destinées à détecter les émissions des autres sonars et une bande large pour détecter le bruit rayonné. On a représenté sur la figure 1 le schéma d'un tel sonar, dans lequel une antenne 10 est connectée à un émetteur 11 par l'intermédiaire d'un commutateur 12. Le commutateur 12 permet également de connecter l'antenne à un récepteur "actif" 13 et cette antenne est aussi reliée en permanence à un récepteur "passif" 14. Le commutateur 12 connecte l'émetteur à l'antenne pendant la durée d'émission, qui est très courte, de tordre de la seconde ou d'une fraction de seconde, et il bascule ensuite pour connecter le récepteur actif 13 pendant toute la durée de la réception, qui peut atteindre plusieurs dizaines de secondes. Des circuits internes au récepteur passif 14 permettent d'inhiber celui-ci pendant la durée de l'émission afin d'éviter de perturber son fonctionnement. Si un tel dispositif fonctionne très bien, il est clair qu'il est très coûteux puisqu'il revient à dupliquer une part importante du matériel de réception, à l'exception éventuellement de l'antenne. Il existe aussi des sonars actifs dont la chaîne de réception peut être adaptée à l'écoute passive lorsque l'on arrête le fonctionnement en mode actif. On peut ainsi choisir entre le mode actif et le mode passif, mais ceci ne permet pas bien entendu d'utiliser ces deux modes en même temps, ce qui présente des graves inconvénients au point de vue de la sûreté de détection. On sait également que, de manière courante, la plupart des sonars modernes construits actuellement fonctionnent de manière numérique à l'aide d'un calculateur spécialisé dans le traitement du signal. Pour bénéficier simultanément des avantages de la réception active et de la réception passive, tout en limitant le volume, et donc le coût, du matériel utilisé, l'invention propose un sonar en modes actif et passif, dans lequel on numérise les signaux de réception du sonar et on les traite dans un calculateur, principalement caractérisé en ce que l'on configure le calculateur pour fonctionner selon un mode de réception actif pendant une première phase qui suit immédiatement l'émission -acoustique et que l'on reconfigure le calculateur pour fonctionner selon un mode de réception passif dans une deuxième phase qui suit la première phase et qui se termine à la fin de la récurrence du sonar. Le cycle est ainsi répété. D'autres particularités et avantages apparaîtront clairement dans la description suivante faite en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, le schéma d'un sonar double passif et actif selon l'art connu - la figure 2, le schéma d'un sonar selon l'invention ; et - la figure 3, un diagramme des temps dans le sonar de la figure 2. Dans le sonar -selon l'invention représenté schématiquement en figure 2, une antenne d'émission-réception 20, comprenant par exemple un ensemble de transducteurs électro-acoustiques permettant une émission omnidirectionnelle d'ondes ultra-sonores et une réception directive selon un ensemble de voies, est connectée par l'intermédiaire d'un commutateur 22, d'une part à un émetteur 21 pendant la durée d'émission des impulsions, et d'autre part à un circuit 23 permettant de numériser le signal analogique de réception. Les signaux ainsi numérisés sont appliqués à un calculateur spécialisé dans le traitement du signal 24. Ce calculateur reçoit des signaux de commande à partir d'un séquenceur 25, lui-même synchronisant l'émetteur 21 et qui indique les instants pendant lesquels cet émetteur fonctionne. Le traitement des signaux numérisés reçus par un tel calculateur est déterminé par le programme contenu en mémoire centrale. Ce traitement est variable selon la nature des signaux et ce que l'on souhaite en obtenir, ainsi qu'on l'a expliqué plus haut en distinguant les sonars passifs et les sonars actifs. Pour modifier le traitement on modifie donc le programme, ce qui peut se faire soit en rechargeant la mémoire centrale à partir d'une mémoire de masse telle qu'un disque ou des mémoires mortes (REPROM par exemple), soit encore plus simplement en disposant les divers programmes en mémoire centrale et en utilisant celui souhaité par une simple instruction de branchement en début de traitement.Ce dernier système est maintenant tout à fait utilisable en raison de l'augmentation importante des capacités de mémoire centrale effectivement utilisables tant au point de vue matériel qu'économique. En tout état de cause ce changement de programme, appelé de manière connue reconfiguration, peut se faire très rapidement, par exemple en moins de 200 ms stil faut recharger le programme à partir d'une mémoire morte. Selon l'invention, pendant la durée de chaque récurrence du sonar, c'est-à-dire pendant la durée qui sépare deux émissions successives des signaux acoustiques à partir de l'émetteur, on reconfigure successivement le calculateur 24 de manière à traiter tout d'abord les échos reçus en réponse aux impulsions émises, puis le bruit rayonné dans le milieu marin. Le sonar se comporte ainsi successivement, pendant la durée d'une récurrence, comme un sonar actif puis comme 'un sonar passif. On a représenté sur la figure 3 un diagramme temporel du fonctionnement du calculateur, et donc du sonar, en fonction du temps. A la fin d'un cycle le sonar est configuré en réception active. Le cycle commence pqr une phase d'émission qui dure un temps t1, de l'ordre de la seconde. Il continue par une phase de réception active qui se poursuit pendant une durée t2, de . l'ordre par exemple d'une dizaine de secondes, ce qui correspond à des échos provenant de cibles situées à environ 7,5 km. Au bout de ce temps, déterminé essentiellement par l'atténuation des échos qui ne peuvent plus être décelés après un certain parcours, le séquenceur 25 déclenche une reconfiguration du calculateur 24, qui passe en mode de réception passive. Cette configuration dure un temps t3 extrêmement variable selon la technique utilisée, mais qui ne dépasse pas avec les possibilités actuelles une durée supérieure à environ 200 ms selon les techniques utilisées. Après cette reconfiguration s'écoule une phase d'écoute passive pendant laquelle le calculateur analyse les signaux reçus, qui ne sont plus cette fois-ci des échos mais des bruits provenant de sources diverses situées dans le champ d'écoute du sonar. Cette phase se prolonge pendant une durée t4 nécessaire pour faire une analyse correcte de la réception pour ne pas perdre d'informations et pouvoir les trier sans trop de difficulté. Compte tenu de ce qu'il n'y a plus à tenir compte d'une information de durée, puisqu'il ne s'agit pas d'écho, la durée de cette phase peut être relativement réduite par rapport à celle de la réception active et être par exemple de l'ordre de 5 secondes. Le séquenceur procède ensuite à une dernière phase de reconfiguration en mode actif pendant une durée t5 sensiblement égale A t3. On se retrouve alors à la fin de cycle et le sonar est prêt à recommencer une émission. Selon une variante de l'invention on peut effectuer la reconfiguration passif/actif pendant la durée de l'émission, ce qui, compte tenu des durées respectives de ces deux opérations, ne présente aucune difficulté. A titre d'exemple, on peut 'utiliser les deux configurations suivantes - Une configurstion active comportant un filtrage en bande étroite, une corrélation avec copie et une intégration courte. - Une configuration passive comportant un filtrage en bande large, une analyse spectrale, et une intégration longue. A titre de variante, on peut reconfigurer le sonar en mode passif dans une bande de fréquence différente de celle du mode actif pour éviter le brouillage par la réverbération du signal émis, notamment quand les récurrences sont courtes. Ceci permet de procéder à des détections fréquentes en mode actif sur des cibles proches. En outre les différentes durées d'émission t1, de réception active t2 et de réception passive t4 sont réglées par le séquenceur en fonction des signaux de commande CE appliqués au séquenceur par I'opérateur, qui tient compte des conditions opérationnelles dans lesquelles on utilise le sonar. A titre de variante, lorsque la bande de fréquence du mode passif est identique à celle du mode actif et que la durée de la récurrence utilisée est suffisamment longue pour que le signal réverbéré par le milieu de propagation s s'évanouisse avant la fin de cette récurrence, on peut déclencher la reconfiguration au moyen d'un dispositif qui détecte la fin de cette réverbération, par exemple à l'aide d'une mesure de niveau du signal reçu. Ce mode de fonctionnement peut être mis en oeuvre automatiquement par l'opérateur lorsqu'il choisi l'échelle de temps du séquencement. REVENDICATIONS 1. Procédé pour faire fonctionner un sonar en mode actif et passif, dans lequel on numérise (23) les signaux de réception du sonar et on les traite dans un calculateur (24), caractérisé en ce que l'on configure (t5) le calculateur pour fonctionner selon un mode de réception actif pendant une première phase (t2) qui suit immédiatement l'émission acoustique (t1) et que l'on reconfigure (tri) le calculateur pour fonctionner selon un mode de réception passif dans une deuxième phase (t4) qui suit la première phase et qui se termine à la fin de la récurrence du sonar. 2. Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que l'on effectue la reconfiguration du mode passif en mode actif pendant la durée de l'émission sonar (tl). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisé en ce que la reconfiguration du mode actif en mode passif est déclenchée par la détection de l'extinction de la réverbération du signal émis. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la reconfiguration du mode actif en mode passif est faite dans une bande différente de celle du mode actif pour éviter le brouillage par la réverbération du signal émis.