Brevet FR2785428A1 — publié le 20000505

La présente invention concerne un procédé de détection antiintrusion ainsi qu'un dispositif mettant en oeuvre ce procédé. Le procédé selon l'invention permet de détecter l'ouverture d'une porte ou d'une fentre à l'intérieur d'un volume habitable clos en analysant l'onde acoustique de basse fréquence associée à cette ouverture. Le détecteur sur lequel est basé le procédé selon l'invention est destiné à contrôler l'intrusion dans un espace à protéger, qui peut tre une construction commerciale ou domestique, une pièce à l'intérieur d'une telle construction, un véhicule, ou tout espace clos à l'intérieur duquel l'ouverture d'une issue provoquera une onde infrasonore caractéristique. Les figures 1 et 2 explicitent le phénomène physique sur lequel est basé le détecteur. La figure 1 montre l'évolution dans le temps de la pression aux bornes d'un capteur de pression lors de l'ouverture (A), puis de la fermeture (B) d'une porte dans un local clos. La figure 2 est le résultat de l'analyse spectrale de la partie du signal correspondant à l'ouverture de la porte (A). Il existe plusieurs familles de détecteurs d'onde sonore basse fréquence : les détecteurs simples, les détecteurs différentiels utilisant un seul capteur, les détecteurs différentiels à plusieurs capteurs : a) Les dispositifs les plus simples utilisent un filtre passe bande (ou passe bas) pour isoler la bande de fréquence correspondant au maximum de fréquence asso cié à l'onde acoustique (aux environs de 2 Hz comme on le constate sur la figure 2) ; le signal filtré (redressé ou non) est ensuite comparé à une valeur fixe. Tout dépassement correspond à une condition d'alarme. b) Les dispositifs plus sophistiqués-appelés souvent différentiels-analysent les signaux dans plusieurs bandes de fréquences de manière à discriminer les si gnaux correspondant à une ouverture d'une issue dans les signaux parasites, dont les plus gnants sont ceux produits par le vent. Les systèmes les plus rus tiques analysent le signal dans deux bandes de fré- quences, les systèmes les plus élaborés effectuent une analyse spectrale en faisant une transformée de Fourier ou une transformée binaire (Walsh, Haar ou autre) et comparent le spectre obtenu à des spectres de référence. D'autres systèmes intermédiaires analy sent le signal dans 3,4 ou 5 bandes de fréquences différentes à l'aide d'un ensemble de filtres passe bande. c) Les dispositifs multi-capteurs utilisent un capteur à l'extérieur du local à surveiller et un capteur à l'intérieur du local, de manière à détecter les si gnaux basse fréquence dus à une intrusion, (qui ne se manifestent que sur le capteur intérieur) et à reje ter les signaux basse fréquences liés aux perturba tions atmosphériques qui sont présents sur les deux capteurs. Tous les procédés de détection sur lesquels sont basés ces détecteurs présentent des inconvénients : -Les systèmes simples a) sont très sensibles aux si gnaux parasites, et en particulier aux rafales de vents. Pour éviter ces déclenchements intempestifs, on doit régler le seuil de comparaison à un niveau tel que la sensibilité du dispositif à l'ouverture normale d'une issue est fortement dégradée. -Les systèmes différentiels b), qui analysent l'énergie dans deux ou plusieurs bandes de fréquen- ces, sont moins sensibles que les précédents aux per turbations parasites. Toutefois, les systèmes les plus simples bloquent complètement toute détection en cas de vent, mme modéré. Les systèmes les plus éla borés, qui sont organisés autour d'un microproces seur, demandent des capacités mémoire importante pour le traitement, ce qui rend le coût du système élevé. -Les dispositifs qui utilisent plusieurs capteurs c) on un coût d'installation élevé, car il faut relier le capteur externe au capteur interne, celui-ci étant généralement associé au dispositif de traitement. De plus, l'étalonnage des deux voies (externe/interne) peut tre complexe. Le procédé de détection, suivant l'invention, ne présente pas ces inconvénients, tout en évitant les déclenchements intempestifs dus aux perturbations de tous ordres. Contrairement à la majorité des autres dispositifs, le procédé de détection analyse le signal directement dans le domaine temporel. Ceci permet de conserver les caractéristiques fondamentales de 1'onde biphasique associée à l'ouverture ou la fermeture d'une issue, qui autrement sont perdues dans 1'ensemble du traitement. Ainsi, la majorité des dispositifs connus font une opération de filtrage, suivie d'un redressement du signal ou d'une détection de crte, opérations qui suppriment l'information importante du temps entre la valeur maximum et la valeur minimum de l'onde biphasique. Un dispositif de détection suivant l'invention est pourvu d'un capteur de pression relié à un système d'analyse qui met en évidence trois caractéristiques de l'onde associée à une ouverture d'une issue : -le temps Ti entre la valeur maximum et la valeur mi nimum de l'onde de biphasique ; -l'amplitude Vi maximum de l'onde ; -la polarité de l'onde. et effectue une classification des ondes en fonction du temps Ti (sur la figure 1, les temps Ti et les amplitudes Vi associées aux ondes A et B sont notées respectivement (Ta, Va) et (Tb, Vb)) : -les signaux correspondant à une l'ouverture d'une is sue ont un temps Ti compris approximativement entre 0,1 s et 0,4 ; -les temps inférieurs à approximativement 0,1 s sont dus à un signal parasite ; -les temps supérieurs à 0,4 s sont généralement dus à la présence de vent (le vent à une distribution fré- quentielle en 1/f). La valeur Vi associée aux ondes dont le temps Ti est compris entre 0,1 s et 0,4 s est comparée à une valeur de déclenchement. Si la valeur Vi associée à Inonde est supérieure au seuil de déclenchement, la condition d'alarme est réalisée. En cas de vent, les signaux parasites dont les temps Ti sont supérieurs à 0,4 s ont statistiquement une amplitude Vi plus élevée que les signaux parasites dont le temps Ti est dans la gamme de valeur qui correspondent à un signal d'ouverture ou fermeture (de 0,1 s à 0,4 s). Cette caractéristique est mise à profit pour adapter le niveau de déclenchement en fonction du niveau présumé de vent, de façon à réduire les fausses alarmes. L'information de polarité de l'onde peut tre utilisée pour éliminer le déclenchement associé aux ondes dont la polarité est associée à la fermeture d'une issue. Cette étape supplémentaire dans le procédé permet de diminuer encore la sensibilité aux parasites. Ceci est possible dans la majorité des habitations car les issues s'ouvrent généralement vers l'intérieur de l'habitation ; il s'ensuit que la polarité des ondes associées à l'ouverture des issues est identique. Si ce n'est pas le cas, l'étape du procédé qui élimine les ondes dont la polarité n'est pas convenable est désactivée (sur la figure 1, la polarité de l'onde est symbolisée par une flèche : descendante pour l'onde A, montante pour l'onde B). De surcroît, le dispositif de détection suivant l'invention dispose d'un système de réglage de seuil initial par apprentissage ; dans les systèmes connus, un réglage manuel (bou ton potentiomètre, touche sensitive) permet de sélectionner un seuil de déclenchement. Le réglage du seuil se fait en retouchant ce réglage en utilisant une méthode d'essaierreur. Dans le présent dispositif de détection, le réglage du seuil se fait par apprentissage : le dispositif est placé dans un mode d'apprentissage, pendant lequel on ouvre une issue caractéristique de l'installation dans laquelle on se trouve. En sortie du mode d'apprentissage, le niveau Vi de l'amplitude de l'onde biphasique correspondant à l'issue ouverte est mémorisé et constitue la valeur de référence. On essaie alors le détecteur avec toutes les issues du local à protéger. Si une issue n'est pas détectée, on recommence la phase d'apprentissage avec l'issue incriminée. Pendant cette opération, la polarité de l'onde correspondant à l'issue testée est mémorisée et constitue la polarité de référence. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre dans un dispositif réalisé avec un capteur de pression connecté à microcontrôleur doté d'un convertisseur analogique digital. Le signal issu du capteur de pression (en l'occurrence un micro électret) est tout d'abord filtré avec un filtre basse bas de manière à éliminer les fréquences supérieures à 5 Hz (ce filtre joue aussi le rôle de filtre anti-repliement). Le signal filtré est ensuite amplifié et dirigé vers l'entrée du convertisseur analogique digital du microcontrôleur. Le signal est échantillonné à une fréquence suffisante (environ 50 Hz), puis la dérivée numérique du signal est calculée pour déterminer les maxima et minima locaux (moments où la dérivée est nulle). Une mémoire conserve la valeur du précé- dent maximum (ou minimum) de manière à pouvoir déterminer l'amplitude Vi du signal entre deux passages à zéro de la dérivée, ainsi que la polarité de l'onde. Le temps Ti entre deux maxima détermine trois traitements possibles : -Les valeurs Vi correspondant à des temps Ti infé- rieurs à 0,1 s sont écartées ; -Les valeurs Vi correspondant à des temps Ti compris entre 0,1 s et 0,4 s sont comparées à un seuil varia ble dont la valeur minimum est fixée par la procédure d'apprentissage et la valeur maximum est déterminée par la valeur Vi des ondes dont le temps Ti est supé rieur à 0,4 s (cf. le point suivant) ; -Les valeurs Vi correspondant à des temps supérieurs à 0,4 s constituent une estimation du niveau de para site que l'on peut atteindre à un instant donné. Cette valeur est mémorisée dans la mémoire M1, celle-ci est décrémentée lentement jusqu'à atteindre la valeur minimum acquise pendant la procédure d'apprentissage. Ce dispositif constitue un détecteur de crte du signal parasite basse fréquence du au vent. La valeur Vi d'un signal dont le temps Ti est compris entre 0,1 s et 0,4 s est comparé à la valeur M1. Si Vi est supérieur à Ml et si la polarité de l'onde est identique à la polarité de l'onde mesurée pendant la phase d'apprentissage, le déclenchement d'une alarme est effectué. Ce déclenchement consiste (dans ce mode de réalisation particulier) en l'activation d'un relais, qui lui-mme peut tre connecté à un dispositif externe (centrale d'alarme par exemple). Cette description ne constitue qu'un des modes de réalisation de l'invention. On peut par exemple réaliser l'invention en utilisant des procédés analogiques mettant en oeuvre des détecteurs de crtes réalisés à l'aide d'amplificateurs opérationnels, et des mémoires analogiques faites avec des circuits échantillonneurs, etc. La classification pourrait dans ce cas tre effectuée avec des comparateurs analogiques. Le mode de réalisation préférentiel de l'invention organisé autour d'un microcontrôleur permet de réaliser un dispositif d'un coût très bas tout en ayant d'excellentes caractéristi- ques de détection et de éjection des fausses alarmes. La mise en oeuvre des procédés décrits ne nécessite que peu de ressources matérielles pour un microcontrôleur. Une réalisation de l'invention utilise un microcontrôleur ne disposant que de 36 octets de mémoire vive et d'un kilo mots de mé- moire programme. REVENDICATIONS 1) Procédé de détection d'onde biphasique consécutive à l'ouverture d'une issue à l'intérieur d'un local uti lisant un capteur barométrique (micro électret, cap teur de pression) et un système d'analyse (calcula teur digital ou analogique) caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : -réaliser un traitement du signal issu du capteur ba rométrique de manière à mettre en évidence le temps Ti entre un maximum et minimum local (ou un minimum et un maximum suivant la polarité de 1'onde) et de l'amplitude Vi associée à ces deux points maxi mum/minimum ; -classifier les ondes reçues en fonction du temps ; -isoler les valeurs Vi de l'amplitude des ondes dont le temps Ti est compris approximativement entre 0,1 s et 0,4 s, et -déclencher une alarme quand cette valeur Vi est supé rieur à un seuil de déclenchement prédéterminé M1. 2) Procédé selon la revendication 1) caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire qui ne valide le déclenchement de l'alarme que si l'onde biphasique détectée à une polarité prédéterminée. 3) Procédé selon la revendication 1) ou 2) caractérisé par le fait que le seuil de déclenchement M1 qui dé- termine la condition d'alarme est variable et choisi proportionnel au niveau Vi mesuré des ondes dont le temps Ti est supérieur à approximativement 0,4 s. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le seuil mi nimum de déclenchement M1 est déterminé par une pro cédure d'apprentissage réalisée en ouvrant une issue pendant le déroulement d'un mode d'apprentissage, la valeur Vi isolée associée à l'ouverture de l'issue pendant la phase d'apprentissage est mémorisée et sert de niveau minimum de seuil de déclenchement, la polarité de cette onde sert de polarité de référence. 5) Dispositif de détection caractérisé en ce que le pro cédé de détection utilisé est basé sur un procédé se lon l'une quelconque des revendications précédentes.