Brevet FR2714754A1 — publié le 19950707

La présente invention concerne un moyen de formation de la moyenne de signaux et, plus particulièrement, mais non exclusivement, un circuit de formation de la moyenne pour emploi dans un système de détecteurs lié au système de commande de tir d'une arme de couverture comprenant un canon, un mortier anti-char ou analogue. Dans le contexte d'une arme de couverture qui, en utilisation, est camouflée et disposée de manière à tirer sur un char passant ou autre cible identique, il est souhaitable de pouvoir faire la distinction entre un bruit de courte durée ou intermittent et/ou des vibrations, par exemple ceux produits par le tir d'un canon, les rafales de vent, etc., et le bruit ou les vibrations provenant d'une cible désignée telle qu'un char. Une arme de couverture est encline à etre laissée sans surveillance et à fonctionner sur l'énergie d'une batterie pendant des durées relativement longues de sorte qu'il est important de ménager l'énergie et de réduire au minimum le nombre des fausses alarmes. On sait prévoir une arme de couverture comprenant un dispositif d'alarme pour répondre au bruit et/ou aux vibrations d'une grande cible telle qu'un char et un système de détecteurs optiques de cible pour détecter le sens et la vitesse de la cible. L'arme est conçue de façon que ce ne soit qu'au moment où les signaux provenant du dispositif d'alarme et du système de détecteurs optiques de cible sont en harmonie avec la détection d'un char se rapprochant que le système de commande du tir de l'arme est ac tionné. Le dispositif d'alarme comprend un circuit pour faire la moyenne de signaux acoustiques ambiants et/ou de signaux sismiques. Les circuits standard de formation des rnoyennes comportent des agencements de résistances/condensateurs dans lesquels la charge du condensateur varie de façon exponentielle, la constante de temps dépendant de la résistance et de la capacitance des composants suivant une manière bien connue. Un inconvénient d'un circuit de formation de moyenne de ce type est que les signaux provenant d'événements de courte durée et de grande amplitude ont un effet important, hors de proportion,sur la valeur moyenne du signal. Selon la présente invention,on propose un moyen de formation de moyenne de signaux, comprenant un moyen pour répondre à des signaux entrants et un moyen pour stocker une valeur moyenne de signal et qui est agencé de façon que la valeur moyenne de signal soit modifiée d'une façon progressive indépendamment de l'amplitude des fluctuations de courte durée de la valeur instantanée du signal entrant. Par "courte durée" on entend un laps de temps de faible valeur par rapport à la durée de signaux particuliers que le dispositif de formation de moyenne doit détecter. Un avantage important d'un moyen de formation de la moyenne de signaux selon la présente invention est qu'il permet un certain degré d'immunité vis-à-vis des signaux parasites à court terme. De préférence, le moyen de formation de la moyenne des signaux est agencé de façon que, lors de l'altération du signal entrant, la valeur moyenne des signaux change de façon linéaire avec le temps pour atteindre une nouvelle valeur moyenne. Dans les modes de réalisation qu'on va décrire, le moyen de réponse comprend un circuit à courant constant qui constitue une partie d'un circuit en pont de diodes. Dans ses modes de réalisation, le moyen de formation de la moyenne des signaux comprend un condensateur qui est constamment chargé ou déchargé en fonction de la valeur du signal entrant de sorte que la charge du condensateur est représentative de la valeur moyenne des signaux. En variante, le moyen de formation de la moyenne des signaux peut comprendre un moyen numérique pour un comptage à une vitesse donnée en réponse à un signal entrant. De préférence, le signal de formation de la moyenne des signaux est destiné à fonctionner initialement dans un premier mode dans lequel il répond d'une façon relativement rapide aux signaux entrants et ensuite dans un se cond mode dans lequel il repond plus lentement aux signaux entrants. Le signal de formation de la moyenne des signaux peut comprendre un moyen de commutateur fonctionnant pour provoquer le passage entre les premier et second modes. Le moyen de formation de la moyenne des signaux selon la présente invention peut trouver une application dans le moyen d'alarme, par exemple, dans le moyen d'alarme utilisé dans une arme de couverture. Le moyen d'alarme peut comporter deux des moyens de formation de la moyenne des signaux de la présente invention, ces moyens étant disposés de façon à faire la moyenne pencant des périodes de temps différentes, permettant un filtrage adaptatif des signaux entrants. Le moyen d'alarme peut comprendre un moyen pour comparer des valeurs moyennes de signaux relativement à long terme et relativement à court terme, et en outre peut comporter un moyen pour comparer une valeur moyenne de signal relativement à court terme à une valeur de signal prééterminée, le résultat de ces comparaisons déterminant, par exemple, le fait qu'un système de commande de tir de l'arme est actionné ou non. Ainsi, la présente invention aide au développe- ment a'un procédé de traitement de signaux sismiques et/ou acoustiques pour donner une probabilité élevée de détection de véhicules lourds à chenilles et une faible probabilité de détection des véhicules légers, des explosiors et des effets naturels tels que les rafales de vent. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est un schéma du circuit des composants de base du moyen de formation de la moyenne de signaux selon la présente invention; La figure 2 est un schéma du circuit d'un dispositif d'alarme selon la présente invention; Les figures 3 et 4 sont des graphiques du fonc tionnement du moyen de formation de la moyenne des signaux selon la présente invention par rapport à un meme moyen de l'art antérieur. En figure 1, le moyen de formation de la moyenne de signaux, représenté dans ses grandes lignes par la référence 10 , comporte une ligne 12 de signaux d'entrée qui fournit un signal redressé à partir d'un transducteur (non représenté) tel qu'un microphone qui est connecté à un comparateur 14 relié à un circuit en pont 16 constitué de diodes. Le circuit 16 comporte 4 diodes D1-D4 et un circuit 18 à courant constant. L'intensité du courant provenant du circuit 18 est déterminée par la valeur d'une résistance 20. En pratique, une source de courant programmable pourrait etre utilisée et la résitance insérée de manière à contrôler l'intensité du courant. Le circuit en pont 16 est connecté à un condensateur 22 mis à la terre. La plaque mise à la terre du condensateur 22 est connectée via un tampon 24 à un diviseur de tension 26, lequel est relié au comparateur 14. Le condensateur 22 peut avoir une capacité de l'ordre de quelques milliers de microfarads. En utilisation, la tension VA d'un signal entrant est comparée à une partie de la tension VB du condensateur 22 dans le comparateur 14. Si VA > VB/K, où K est une constante, la tension de sortie Vc du comparateur 14 sera positive, amenant la diode D1 à etre conductrice et provoquant la circulation d'un courant constant à partir du circuit 18 à travers la diode D3 pour élever la charge du condensateur 22 et par conséquent la valeur de V. Le tampon 24 minimise les effets de la charge sur le condensateur 22. Les valeurs des résistances dans le diviseur de potentiel 26 déterminent la proportion de la tension VB qui est comparée à la tension VA dans le comparateur 14, c'est-à-dire détentnentla valeur de K. De cette façon, tant que VA > V /K la charge du B condensateur 22, c'est-à-dire la valeur moyenne du signal, augmente progressivement de façon linéaire. Lorsque VA B devient négative, permettant la circulation d'un courant à partir du condensateur 22 à travers la diode D2 de sorte qu'un courant constant circule dans le circuit 18 et dans la diode D4. De cette façon, la charge du condensateur 22 est progressivement réduite tant que VA Par conséquent, la charge stockée dans le condensateur 22 en réponse au signal d'entrée VA dépend de la durée du signal et non de l'amplitude des fluctuations de courte durée dans leur valeur instantanée . La formation de moyenne linéaire, telle que décrite, fournit un certain degré d'immunité contre les signaux parasites de courte durée. L'inclusion du diviseur de potentiel 26 dans le dispositif 10 de formation de moyenne de signal signifie que la tension d'entrée V A est comparée à une fraction, par exemple 1/10, de la tension V B au condensateur 22 et cela a pour effet d'augmenter la sensibilité du dispositif. Cette caractéristiques utilise le fait que la gamme dynamique de la valeur des signaux moyens est très inférieure à la gamme dynamique de la valeur des signaux d'entrée. En liaison avec la figure 2, un dispositif d'alarme. représenté dans ses grandes lignes par la référence 30, pour utilisation dans un système de détecteur d'arme de couverture comprend un détecteur acoustique 32 et un détecteur sismique 34. Le détecteur acoustique 32 comporte un transducteur 36, par exemple un microphone à électret, relié à un pré-amplificateur 38 qui est connecté à un filtre 40 à bande passante et à un redresseur 42. Le redresseur 42 est connecté à chacun de deux circuits de formation de moyenne 44 et 46. Le circuit 44 est un circuit de formation de moyenne à long terme et le circuit 46 un circuit de formation de moyenne à court terme. Chacun des circuits 44 et 46 comprend un moyen de formation de moyenne de signal semblable à celui décrit en liaison avec la figure 1, bien que n'étant pas précisément identique comme on va l'expliquer. Le circuit 44 comprend un comparateur 48 connecté à un circuit en pont 50 constitué de quatre diodes et d'une source 52 de courant constant. La source 52 est reliée à un commutateur 54 dont on décrira ultérieurement la fonction. La source 52 de courant constant est reliée à une résistance 56 et, via le commutateur 54, à une seconde résistance 58. Un condensateur 59 est relié au circuit 50 pour stocker une charge représentative de la valeur moyenne du signal. Les composants du circuit de formation de moyenne 46 sont essentiellement les mêmes que ceux du circuit de formation de moyenne 44 et ne seront par conséquent pas décrits. La différence matérielle réside dans les valeurs des résistances correspondant aux résistances 56 et 58 qui ont des valeurs différentes dans le circuit 46 de manière à augmenter l'intensité du courant provenant de la source de courant constant. La sortie du circuit de formation de moyenne 46 est reliée à un premier moyen de seuil acoustique 60 pour comparer la valeur moyenne du signal à court terme à une valeur de référence dans un comparateur 62. Les sorties des deux circuits de formation de moyenne 44 et 46 sont soustraites par un amplificateur différentiel 63 et fournies à un second moyen de seuil acoustique 64 qui compare la différence entre les valeurs moyennes du signal à long terme et à court terme, à une valeur de référence dans un comparateur 66. Le détecteur sismique 34 a une construction similaire à celle du détecteur acoustique 32 et comprend un transducteur sismique 70, tel qu'un géophone, relié à un pré-amplificateur 72, un filtre 74 à bande passante, un redresseur 76, un circuit 78 de formation de moyenne à long terme et un circuit 80 de formation de moyenne a court terme. Les circuits 78 et 80 sont essentiellement les mê- mes que les circuits de formation de moyenne à long terre et à court terme 44 et 46 du détecteur acoustique 32. Comme dans le détecteur acoustique 32, le circuit de formation de moyenne à court terme 80 du detecteur sismique 32 est connecté à un premier moyen de seuil sismique 82 pour comparer la valeur moyenne du signal à court terme à une valeur de référence. Les sorties des circuits de formation de moyenne à court terme et à long terme 78 et 80 sont soustraites par un amplificateur différentiel 83 et fournies à un second moyen de seuil sismique 84 afin de comparer la différence entre les valeurs moyennes des signaux à court terme et à long terme à une valeur de référence. Les sorties du détecteur acoustique 32 et du détecteur sismique 34 sont soumises à une opération OU comme indiqué en 86. Lors de la réception d'un signal acoustique à l'intérieur de la largeur de bande acceptable, le signal de tension est comparé au comparateur 48 à une frac tionde la tension du condensateur 59 et, en fonction du fait que la tension du signal entrant est supérieure ou inférieure à la tension à l'autre entrée du comparateur 48, la tension au condensateur 59 est élevée ou abaissée, modifiant par conséquent la valeur moyenne du signal de la manière décrite en liaison avec la figure 1. La différence principale réside ici dans la présence du commutateur 54. Initia liement, le commutateur 54 est fermé en réponse à un signal provenant d'une minuterie ou d'un microprocesseur (non représenté) de sorte que les résistances 56 et 58 sont connectées en parallèle et représentent une résistance plus faible que la résistance 56. Par conséquent, la valeur du courant provenant de la source 52 de courant constant est plus élevée que si le commutateur 54 était ouvert, accélérant ainsi le fonctionnement initial du circuit de formation de moyenne de sorte qu'une valeur moyenne initiale de signal est atteinte d'une manière relativement rapide. Après un laps de temps prédéterminé,par exemple de l'ordre de 10 secondes, le commutateur 54 est ouvert automatiquement, d'où la réduction de l'intensité du courant de manière à ralentir la cadence de changement de la valeur moyenne du signal. Les valeurs des résistances reliées aux sources de courant constant dans les circuits 44 et 46 de formation de moyenne à long terme et à court terme sont différentes de sorte que la valeur moyenne du signal dans le circuit de formation de moyenne à court terme répond plus rapidement à des variations du signal entrant que dans le circuit de formation de moyenne à long terme. A titre d'exemple, on peut considérer que le circuit de formation de moyenne à long terme répond en quelques minutes, alors que le circuit de formation de moyenne à court terme répond dans des dizaines de secondes La valeur moyenne du signal à court terme est constamment comparus à un niveau de référence dans le premier moyen de seuil acoustique 60 et un signal de validation envoyé à un système de commande de tir (non représenté) si la valeur moyenne du signal à court terme dépasse ce niveau. De plus, les valeurs moyennes des signaux à court terme et à long terme sont comparées l'une à l'autre dans le second moyen de seuil acoustique 64 et le sys téme de commande de tir est activé si la valeur moyenne du signal à court terme dépasse la valeur moyenne du signal à long terme d'une quantité prédéterminée, c'est-à-aire qu'un seuil adaptatif est employé. Le détecteur sismique 34 fonctionne d'une fa çon similaire . Les sorties des circuits de formation de moyenne 44, 46, 78 et 80 sont soumises à une opération OU de sorte qu'un signal de validation provenant de l'un quelconque des circuits 44, 46, 78 ou 80 est transmis au système de commande de tir. En liaison maintenant avec la figure 3, celleci représente, schématiquement, la différence entre le signal d'entrée (acoustique ou sismique) S obtenu dans le voisinage d'un char et la valeur moyenne A du signal obtenue en utilisant un appareil selon la présente invention et celle obtenue en employant des types connus de dispositifs de formation de moyenne de signal. Dans ce cas, il n'y a aucune différence appréciable entre la valeur moyenne A du signal qu'on obtient en utilisant l'appareil connu et l'appareil de la présente invention et on peut voir que la valeur A suit d'une manière raisonnablement étroite le signal entrant S. En liaison maintenant avec la figure 4, le signal entrant S provenant du tir du canon est représenté schématiquement ainsi que les valeurs moyennes de signal A1 et A2 obtenues en utilisant un dispositif classique de formation de moyenne et un dispositif de formation de moyenne selon la présente invention, respectivement. On peut voir que le dispositif classique de formation de moyenne répond d'une façon beaucoup plus marquée au signal de tir du canon et que la valeur moyenne du signal qu'on obtient en utilisant un dispositif classique a un temps de montée relativement court et un temps de descente relativement long, de sorte que le signal de tir du canon a un effet relativement important sur la valeur moyenne globale du signal. Par contraste, la valeur moyenne A2 du signal qu'on obtient avec un dispositif de formation de moyenne de la présente invention varie linéairement et de façon plus progressive en fonction du signal d'entrée S de sorte que c'est la durée de ce signal S plumât que son amplitude absolue qui contrôle le changement global de la valeur moyenne du signal. On comprendra que la présente invention n'est pas limitée à une formation de moyenne linéaire, mais peut employer des moyens de formation de moyenne dans lesquels la varia ce dans le temps de la valeur moyenne du signal dépend de la durée du signal entrant mais pas de façon linéaire. La présente invention n'est pas limitée aux exerples de réalisation qui viennent d'etre décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaitront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Moyen de formation de moyenne de signal, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen répondant à des signaux entrants et un moyen pour stocker une valeur moyenne de signal agencé de façon que la valeur moyenne du signal soit modifiée d'une manière progressive indépendamment de l'amplitude des fluctuations de courte durée de la valeur instantanée du signal entrant. 2 - Moyen selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé de façon que, lors de l'altération du signal entrant, la valeur moyenne du signal change linéairement en fonction du temps pour atteindre une nouvelle valeur moyenne de signal. 3 - Moyen selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de réponse comprend un circuit à courant constant (18; 52). 4 - Moyen selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit à courant constant constitue une partie d'un circuit en pont (16; 50) constitué de diodes (D1-D4). 5 - Moyen selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur (22; 59) pour stocker une charge représentative de la valeur moyenne d'un signal. 6 - Moyen selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen numérique pour procéder à un comptage à une vitesse donnée en réponse à un signal entrant. 7 - Moyen selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné à opérer initialement dans un premier mode dans lequel il répond d'une façon relativement rapide à des signaux entrants et ensuite dans un second mode dans lequel il répond plus lentement à des signaux entrants. 8 - Moyen selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de commutateur (54) pouvant fonctionner pour passer entre les premier et second modes. 9 - Moyen d'alarme comprenant deux moyens (44, 46; 78, 80) de formation de moyenne de signal selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux moyens sont disposés de manière à faire la moyenne pendant des durées différentes. 10 - Moyen d'alarme selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (14; 62) pour comparer des valeurs moyennes de signal relativement à long terme et relativement à court terme. 11 - Moyen d'alarme selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour comparer une valeur moyenne de signal relativement à court terme, à une valeur de signal prédéterminée. 12 - Moyen d'alarme selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il est sensible aux vibrations acoustiques. 13 - Moyen d'alarme selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il est sensible aux vibrations sismiques. 14 - Système de détecteur d'arme caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'alarme selon l'une quelconque des revendications 9 à 13.