Brevet FR3023924A1 — publié le 20160122

/07/2014-5:54 1 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion DETECTION DE NAVIRES SOUS-MARINS DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui de la détection des objets sous-marins, en particulier des navires sous-marins. ETAT DE L'ART ANTERIEUR Le bruit - Les méthodes utilisées pour la détection des navires sous-marins sont en majeure partie acoustiques. On écoute les bruits éventuels produits par le navire sous-marin, ou on étudie les réflexions d'ondes sonores rencontrant ce navire sous-marin. La collision récente de deux sous-marins nucléaires en marche silencieuse, montre l'efficacité des insonorisations actuelles, et les limites d'une simple écoute. La vue - La vision aérienne à partir d'un satellite ou d'un aéronef se heurte aux problèmes de vision à travers le dioptre océan-atmosphère à ondulations mobiles, à la turbidité de l'eau, et à la luminosité de cette eau éclairée à travers ce dioptre. La houle - L'utilisation de la houle comme intermédiaire de détection d'objets sous-marins ne semble pas exister dans l'art antérieur, bien que l'influence des fonds marins sur les caractéristiques de la houle soit connue. Il se peut que ce manque d'intérêt pour cette technique soit dû au fait que les houles satisfaisantes, sans être rares ou imprévisibles, ne sont pas générales et permanentes. L'avantage principal de cette méthode, où la détection se fait sans intervention extérieure, par les seules conséquences sur la houle de la présence de l'objet recherché, est pourtant déterminant sur un plan militaire sensible à la discrétion. ELEMENTS DU PROBLEME POSE Bon sens, observation et modèles - Le bon sens, l'observation banale, et les modèles physico- mathématiques des vagues et de la houle, montrent qu'il y a nécessairement une influence des fonds marins sur la houle et ses vagues, et donc d'un navire sous-marin s'interposant entre ces fonds et la houle, mais l'expérience, les calculs, et tout l'art antérieur, montrent également que cette influence est ignorée ou mal connue avec précision, et insuffisamment chiffrable pour être utilisée. Insuffisance et imprécision - Cette mauvaise connaissance peut avoir plusieurs causes. D'abord l'insuffisance possible des modèles théoriques, et ensuite la diminution rapide observée en fonction de l'éloignement, de l'influence d'un élément quelconque pris en compte. Caractéristiques utiles mesurables en soleil direct - Il se peut même que la raison principale soit qu'il existe une difficulté à définir les caractéristiques utiles de la houle, qui pourraient être affectées de manière mesurable avec précision, par la présence d'un navire sous-marin, en particulier en éclairage solaire direct, manière d'observer la plus commune. Houle ordinaire - On envisage une houle bien établie sans ondulation secondaire, qui peut être considérée comme une succession de dioptres cylindriques mobiles alternativement concaves et convexes, constituant l'interface entre l'atmosphère et l'océan. En océanographie, on appelle familièrement « houle ordinaire » une houle de longueur d'onde 150 mètres, de période 10 secondes, et de vitesse 15 mètres/seconde. En supposant que les parties convexes et concaves de la houle aient même largeur, soit 75 mètres, les bandes parallèles visualisant les dioptres auront donc chacune également 75 mètres de largeur. Ce type de houle peut permettre, en un temps raisonnable, d'explorer une surface importante, surtout à partir d'une orbite géostationnaire, et d'y détecter éventuellement un navire sous-marin. 14/07/2014-5:54 1 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 2 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion La présence de « vagues scélérates » dans ce type de houle est exclue, mais il est possible que des perturbations aléatoires entrainent des anomalies ressemblant aux anomalies recherchées hypothétiquement liées à la présence d'un navire sous-marin. Pouvoir séparateur d'un instrument de vision - Le pouvoir séparateur d'un instrument de vision peut être assimilé à la distance minimale séparant physiquement deux points ou deux lignes vus comme séparés dans le champ de vision du dispositif d'observation. Théoriquement le pouvoir séparateur d'une lunette ou d'un télescope est lié au diamètre de l'objectif de cette lunette ou du miroir de ce télescope, et à leurs focales. Pratiquement, la qualité de cet objectif ou de ce miroir est essentielle, mais également la qualité de l'ensemble mécanique supportant cet objectif peut avoir une influence décisive. Exemples de pouvoirs séparateurs - Sur le plan pratique, et à titre d'exemple, un bon théodolite (Wild), avec une optique de diamètre 5 cm, distingue deux traits séparés de 1 cm, à une distance de 1.500 mètres, dans de très bonnes conditions d'observation (bien sûr, à titre d'ordre de grandeur, ces valeurs pouvant varier du simple au double). Toutes choses étant égales par ailleurs, et le pouvoir séparateur étant proportionnel au diamètre de l'objectif, un diamètre de 50 cm permettrait ce pouvoir séparateur de 1 cm à 15.000 mètres. Houle, image de la houle, pouvoir séparateur - Pour obtenir une image de l'ensemble de la houle, l'observateur, en aéronef à 15.000 mètres, doit utiliser un objectif grand angulaire dont le pouvoir séparateur usuel est inférieur à celui d'un théodolite ou autre appareil spécifique de mesure. Si l'on ne cherche pas une image homothétique, il est possible de concevoir une optique asphérique à grand pouvoir séparateur, donnant une image à haute définition de l'ensemble de la houle. Pouvoir séparateur en orbite géostationnaire - En orbite géostationnaire d'environ 36.000 Km, un miroir de 100 m de diamètre aurait un pouvoir séparateur de l'ordre de 25 cm, et un miroir de 300 m de diamètre, un pouvoir séparateur de 8 cm. Pour obtenir le pouvoir séparateur de 1 cm d'un observateur à 15.000 m, il faudrait un miroir de 1.200 m de diamètre, ce qui peut paraître excessif d'un seul tenant, mais est très raisonnable en synthèse d'ouverture (Antoine LABEYRIE). Albédo de l'océan - Faible visibilité de la surface de l'océan - La valeur moyenne entre l'énergie lumineuse réfléchie par rapport à l'énergie lumineuse incidente, ou albédo, est d'environ 5 % à 10 % pour l'océan, alors que l'albédo du sable est compris entre 25 % et 40 %, celui de la glace de 60 % et celui de la neige va jusqu'à 90 %. On peut donc dire que la surface de l'océan, dont la houle, est peu visible, en particulier pour un observateur géostationnaire sans instrument de vision adapté. Ce que voit l'observateur élevé diurne en aéronef - L'observateur diurne en aéronef, par exemple entre 15.000 mètres et 30.000 mètres, sans instrument de vision, voit des bandes successives mobiles parallèles plus ou moins lumineuses dues, d'une part à la luminosité de l'eau éclairée par le soleil et la voûte céleste à travers le dioptre océan-atmosphère, et vue également à travers ce dioptre, et d'autre part dues également à la réflexion sur ce dioptre de la lumière solaire directe et de la lumière de la voûte céleste. Compte tenu des surfaces convexes et concaves constituant ce dioptre, les rayons lumineux, qu'ils soient directement solaires, ou issus de la voûte céleste, sont dispersés suivant les lois de l'optique géométrique, et l'observateur sans instrument d'observation, dès qu'il est à une altitude supérieure à quelques dizaines de longueurs d'onde de la houle, voit ces réflexions et réfractions dispersées comme un voile continu de bandes parallèles recouvrant le dioptre et rendant visible la houle. 14/07/2014-5:54 2 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 3 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Ce que voit l'observateur géostationnaire - Un observateur géostationnaire, sans instrument adapté de vision, ne perçoit que l'albédo océanique et ne peut pas percevoir, par manque de pouvoir séparateur, ces bandes lumineuses parallèles. Observation en orbite géostationnaire - Un télescope selon les brevets VERNOIS (FR - 94/11458 ; 95/07947 ; 96/01132 ; 96/03027 ; 09/03440 ; 10/03095 ; 11/00067) aura, dans un avenir proche un diamètre de 100 m et un pouvoir séparateur de l'ordre de 25 cm, et dans un avenir plus éloigné (5 ans ?) un diamètre de l'ordre de 300 m et un pouvoir séparateur de l'ordre de 8 cm. Avec un tel télescope, un observateur géostationnaire peut parfaitement distinguer les bandes parallèles de la houle dont les largeurs sont de l'ordre de 75 mètres. Une optique à synthèse d'ouverture permettra (dans 10 ans ?) un pouvoir de résolution identique à celui d'un observateur bas, c'est à dire de l'ordre du cm. Adéquation des moyens optiques - Supériorité de l'observation géostationnaire - Pour un champ d'observation donné, l'observateur en aéronef a un champ angulaire de vision très supérieur au champ quasi parallèle d'un observateur géostationnaire. S'il veut observer visuellement ce champ continument, il doit disposer d'une optique à très grand champ dont les qualités, et en particulier le pouvoir séparateur, sont inférieures à celles d'une optique à champ plus étroit. Il peut compenser cette infériorité en observant le champ de houle avec une optique mobile à plus faible champ, ou même associer plusieurs telles optiques. Il peut également confier cette observation à un dispositif automatique ne présentant pas les exigences et la complexité d'une observation humaine. L'aéronef, modèle d'approche de l'observation géostationnaire ? - Il est évident qu'un observateur géostationnaire, disposant d'un pouvoir séparateur de l'ordre du cm, peut remplacer un très grand nombre d'observateurs en aéronef, et avoir une influence décisive minimisant l'importance des sous- marins dans une stratégie de dissuasion nucléaire, voire conduisant à la suppression de ces sous- marins, d'autant que le point de vue géostationnaire supprime le handicap de perspective d'un observateur bas dont l'acuité de la vision latérale est amoindrie perpendiculairement aux ondulations de la houle. Pour obtenir ce résultat, et dans son but, on peut dire que l'observation en aéronef permettra l'acquisition de l'expérience pour mettre en oeuvre et en valeur l'observation géostationnaire. Maîtrise de l'observation terrestre - Il est évident que la maîtrise de la détection géostationnaire de navires sous-marins se développera parallèlement à la maîtrise de l'observation continue de la surface terrestre, et à toutes ses conséquences géostratégiques. En effet, si un miroir VERNOIS de 300 mètres de diamètre n'a peut-être pas un pouvoir séparateur assez fin pour percevoir et chiffrer les anomalies dues à la présence d'un sous-marin, son pouvoir séparateur d'environ 8 cm, en vision stable et permanente, est suffisant pour devenir un moyen de puissance, comme l'armement nucléaire l'est devenue en son temps, et même plus efficace, car il aura une orientation purement pacifique, et donc non critiquable. Insuffisance des dioptres convexes et concaves pour caractériser une houle - Du lever au coucher du soleil, l'éclairage de l'eau à travers le dioptre, ainsi que la réflexion sur ce dioptre, varient considérablement en fonction de l'angle d'incidence des rayons solaires directs. Ainsi la luminosité de cette eau et l'intensité de la lumière réfléchie mais dispersée, et donc ce qui sera vu par l'observateur en altitude, variera beaucoup au cours de la journée, l'observateur voyant en général simultanément à travers le dioptre, et par réflexion dispersée sur ce dioptre. 14/07/2014-5:54 3 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 4 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Le pouvoir réflecteur de l'eau en fonction de l'incidence variant environ de 3 % à 100 %, avec un passage possible par 0 % en cas de lumière polarisée et d'incidence brewstérienne, la part de chaque contribution au cours de la journée sera très variable, et l'aspect des bandes parallèles traduisant les parties convexes et les parties concaves très variable également. L'observation diurne, en soleil direct, n'est donc pas favorable à une analyse fine permanente de la houle à partir de l'observation des bandes lumineuses traduisant l'existence des dioptres convexes et concaves de la houle. REPONSES DE L'INVENTION AUX PROBLEMES POSES Deux observateurs possibles : observateur humain ou moyen d'observation automatisé L'observateur humain voit à travers ses yeux, mais il peut être aidé par des moyens optiques. Il mesure, interprète et conclue, éventuellement avec l'aide d'outils mathématiques ou informatiques d'aide à la décision. Observation automatisée - Image électronique ni plane ni homothétique - Le moyen d'observation indépendant ne « voit » pas ; c'est un robot programmé. Il forme une image électronique de la houle, et étudie la répartition des charges électriques sur cette image électronique qui peut ne pas être plane, ni homothétique de la houle observée. Optique optimisée - Le système optique formant une image de la houle pour le moyen d'observation indépendant peut être optimisé, puisqu'il n'y a pas l'observateur humain direct dont l'existence et les exigences sont en grande partie à l'origine des difficultés de réalisation, et de la baisse des performances, le moyen optique devant lui fournir une image observable et intelligible. Selon l'invention, « l'observateur » est un moyen d'observation automatisé - Ce moyen d'observation indépendant peut fournir à un observateur humain, éventuellement lointain, des informations correspondant aux besoins d'un tel observateur, qui pourrait alors avoir l'illusion d'observer directement la houle. Dans tout ce qui suit, le terme « observateur » fera référence au présent paragraphe. Selon l'invention, les deux caractéristiques fondamentales de la houle sont : Les lignes d'inflexion Ce sont les lignes de changement de courbure du dioptre, difficilement accessibles directement à un observateur humain. Les angles d'inflexion Ce sont les angles que forment entre eux deux plans successifs tangents au dioptre, au niveau de deux lignes d'inflexion successives. Ils sont liés aux lignes d'inflexion par l'équation représentant la forme de la houle. Ils sont représentatifs de la pente des vagues, et donc de la hauteur de la houle. Dans le cas où la houle serait représentée par une sinusoïde, la pente d'un plan d'inflexion serait le cosinus au point d'inflexion. Une variation temporaire et locale de ces angles peut traduire la présence locale et temporaire d'un navire sous-marin. Les lignes d'inflexion, c'est-à-dire les lignes de changement du sens de courbure des dioptres, passage du concave au convexe, ou inversement, dont il en existe deux par longueur d'onde de la houle, sont caractérisées par cette singularité optique structurelle du changement de courbure qui introduit nécessairement une surface plane, intercalée entre deux surfaces courbes. Elles occupent des positions très précises et aisément repérables, même à grande distance. 14/07/2014-5:54 4 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 5 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Les séquences de luminances, éléments déterminants des lignes d'inflexion - Selon leur définition, les lignes d'inflexion sont caractérisées par des séquences de luminances, du fait du passage par une surface plane située entre deux surfaces courbes, quelque soit l'angle d'observation. Primauté de l'établissement de la séquence de luminances d'une ligne d'inflexion - C'est la qualité de la séquence de luminances qui permettra l'exactitude et la précision de la position de la ligne d'inflexion. La bonne connaissance de la séquence de luminances peut être considérablement améliorée par les moyens informatiques et de calcul du moyen d'observation qui est capable de prendre en compte l'environnement lumineux à chaque instant, et à chaque point de son champ d'observation, et de déterminer les luminances effectives qui seront les plus probables sous un angle donné. Primauté des variations locales et temporaires de positions - Il est possible, que suivant les conditions d'éclairement locales, les positions des lignes d'inflexion déterminées d'après les séquences de luminances soient un peu différentes des positions physiques vraies de ces lignes. Mais ceci est sans influence sur les variations locales et temporaires observées entre des lignes d'inflexion voisines de même éclairage, par exemple distantes de moins de 10 longueurs d'onde, qui sont des données pouvant être mises en relation avec un navire sous-marin. Angles d'inflexion et équation de la houle - Ce sont les angles que font entre eux les plans tangents au dioptre au niveau des lignes d'inflexion. Ces angles se déduisent des lignes d'inflexion dès que l'on connaît l'équation exacte de la houle à l'endroit considéré, ce qui n'est généralement pas le cas. Ces angles ne sont pas importants en soi, mais seulement leurs variations - Ces variations peuvent se déduire de la séquence des luminances des lignes d'inflexion, indépendamment de la connaissance de la valeur exacte de l'angle. En effet, si un point de luminance particulière peut être choisi pour désigner une ligne d'inflexion, les luminances avant et après cette ligne peuvent être transformées, par le calcul, en les éloignements d'un plan tangent au dioptre sur cette ligne, de part et d'autre de cette ligne, et donc en l'angle que ce plan forme avec l'horizontale, ou avec un autre plan semblable, et ceci, indépendamment de la connaissance de l'équation chiffrée exacte représentative de la houle. Grande ouverture des angles d'inflexion - On voit sur les figures 1, 2, et 3 que cet angle d'inflexion est très ouvert, mais cette grande ouverture n'est fondamentalement pas un obstacle à la connaissance de leurs variations. Les trois sources principales de lumière : le soleil, la voûte céleste, et les photons océaniques - En l'absence de nuage, les trois sources de lumière sont le soleil, source principale, la voûte céleste bleue, et les photons océaniques également bleus, sources secondaires. En orbite géostationnaire ou pour un observateur bas, il n'y a pas, de manière générale, de rayon solaire direct significatif réfléchi parvenant à l'oeil de l'observateur puisque la surface réfléchissante est concave ou convexe, et donc disperse la lumière solaire suivant les lois de l'optique géométrique, sauf aux environs proches des lignes d'inflexion où cette surface réfléchissante, ici bande d'inflexion, est plane et où une réflexion significative orientée vers l'observateur est possible, et calculable, lorsque la position du soleil est convenable. Les photons océaniques - La plus grande partie de l'éclairement solaire direct est absorbée par l'eau de l'océan, et la partie résiduelle est rétrodiffusée et constitue l'albédo. On peut donc dire que la face inférieure du dioptre océan-atmosphère est éclairée par des photons provenant de toutes les directions, constituant un éclairage isotrope, limité par la réflexion totale. 14/07/2014-5:54 5 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 6 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion En tous les points du dioptre existent donc des photons isotropes diffractés par ce dioptre vers l'atmosphère, et éventuellement vers le moyen d'observation. Photons océaniques réfractés sur les lignes d'inflexion En particulier, des photons océaniques peuvent être réfractés au niveau des lignes d'inflexion vers le moyen d'observation et s'ajouter aux photons de la voûte céleste déjà réfléchis sur ces lignes vers le dit moyen d'observation. Rares positions convenables du soleil pour un observateur en aéronef - Pour que des rayons solaires directs réfléchis sur les lignes d'inflexions parviennent à un observateur, il faut réunir des conditions strictes, concernant en particulier la position du soleil par rapport à la houle et sa direction, et par rapport à l'observateur. Rares mesures ponctuelles avec le soleil direct - Les mesures avec l'éclairage solaire direct ne peuvent se faire que dans le plan vertical contenant le soleil et l'observateur, et ce plan n'explore l'espace qu'en fonction du déplacement diurne du soleil, ce qui ne permet pas l'exploration rapide d'une ligne d'inflexion et son tracé. Eclairage par la voûte céleste et vision à travers un filtre passe-bande - Par contre, l'éclairage par la voûte céleste peut permettre le tracé continu point par point d'une ligne d'inflexion, bien que cet éclairage soit beaucoup plus faible que l'éclairage solaire direct, et que sa polarisation introduise des paramètres supplémentaires. Propriétés fondamentales des photons de la voûte céleste - L'éclairage des lignes d'inflexion par la voûte céleste n'est lié à aucune condition ; il est isotrope et permanent, dès la présence du soleil. Il en résulte que quelque soit la direction du regard de l'observateur sur la houle, il existe des photons issus de la voûte céleste se réfléchissant vers cet observateur. Ceci se déduit naturellement du principe du retour inverse des rayons lumineux ; en effet, si l'on considère un photon issu de l'observateur et se réfléchissant sur un dioptre, ce photon, après réflexion atteindra nécessairement un point de la voûte céleste, éventuellement après une seconde réflexion sur le dioptre suivant. Observation dans la bande « bleu céleste » - Compte tenu de l'étroitesse de la diffusion de Rayleigh, il est essentiel que l'observation soit faite à travers un filtre passe-bande « bleu céleste ». Formation d'une image de la houle par l'objectif du moyen de vision - On considère un objectif unique d'axe vertical dirigé vers la houle. Il forme une image de la houle sur une matrice photoélectrique de forme et situation convenables. Difficultés d'une détermination humaine - nécessité d'un moyen électronique - séquences de luminances - Il est peu probable qu'un observateur humain puisse déterminer avec une bonne précision une ligne d'inflexion, même avec un bon pouvoir séparateur. Par contre, un moyen électronique de lecture des charges de la matrice photoélectrique sur laquelle se forme l'image, pourra utiliser un protocole de recherche basé sur l'anomalie optique existant sur la ligne d'inflexion et créant une séquence caractéristique de luminances. Cette même séquence de luminances, traitée par un second protocole, permettra, la détermination des angles des plans d'inflexion, ce qui permettra une connaissance des variations de hauteur de la houle. Objectif asphérique à grand champ - Selon l'invention, compte tenu des conditions d'observation, houle quasi plane et faible distance relative de l'aéronef, l'objectif sera du type asphérique à grand champ, et il formera une image de la houle sur une matrice photoélectrique concave appropriée. La houle peut être considérée comme un objet mobile lumineux réémettant une partie de la lumière solaire, et comme un objet mobile réfléchissant des rayons lumineux issus de la voûte céleste. 14/07/2014-5:54 6 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 7 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Matrice photoélectrique de forme et de position calculées - L'utilisation d'une optique asphérique, et l'absence d'observateur direct humain, permettent d'optimiser dans l'absolu la forme de la matrice photoélectrique sur laquelle se formera l'image de la houle. Chaque point de cette matrice recevra un signal lumineux variable périodique dont la période sera voisine de celle de la houle, compte tenu du déplacement de l'aéronef. Images constituées de charges électriques mémorisables et exploitables - Ce signal lumineux sera transformé en un signal constitué de charges électriques qui pourront être mises en permanence en mémoire sous forme d'images électriques instantanées. Sélection de séquences particulières de charges - Le dispositif de lecture de ces charges électriques possédera un système d'analyse de ces charges lui permettant de sélectionner, sur les dioptres cylindriques de la houle, les séquences de charges, et donc de luminances, correspondant aux caractéristiques d'une ligne d'inflexion, et également aux caractéristiques des angles des plans d'inflexion. Le dispositif de lecture pourra donc sélectionner des séquences successives, les positionner sur l'image de la houle, et mesurer les distances instantanées les séparant, ou les variations des angles. Capacités suffisantes du moyen de calcul - On admettra, de manière tout à fait raisonnable, que le moyen de calcul ne sera pas limité par le nombre d'opérations à effectuer par seconde. Simplification de l'observation - Compte tenu de la faible vitesse de la houle et du grand nombre de mesures par seconde pouvant être effectuées par un système électronique, le dispositif de lecture pourra suivre la totalité des lignes d'inflexion et les mesures de distances les séparant, en particulier dans les conditions de simplification qui seront vues ultérieurement (quadrillage d'inflexion). Variation régulière de la luminance de la vôute céleste - interpolation des luminances - La luminance de la voûte céleste dépend, pour un observateur au sol, de sa direction d'observation, cette luminance étant minimum au zénith et maximum au niveau de l'horizon. D'une manière générale la luminance de la voûte céleste variant régulièrement de l'horizon au zénith, ïl est possible d'effectuer une interpolation précise entre deux valeurs mesurées en des points moyennement distants. L'amélioration de la connaissance de la luminance instantanée locale de la voûte céleste permet d'améliorer les séquences locales de luminances des lignes d'inflexion. Luminance des lignes d'inflexion - voûte céleste et rétro-photons océaniques - La luminance d'un point quelconque du dioptre est mesurée par la densité des charges électriques au niveau de l'image formée par le moyen d'observation sur sa matrice photoélectrique. Si l'on fait une mesure de luminance, perpendiculairement ou non à une ondulation cylindrique concave ou convexe, on observera des variations de cette luminance due à la réflexion des photons de la voûte céleste et à la réfraction des rétro-photons océaniques. Lignes d'nflexion et singularités de la luminance - Le passage sur une ligne d'inflexion, c'est-à-dire le passage par un changement du sens de courbure du dioptre, se traduira nécessairement par un changement de la densité des charges, suivant une séquence particulière, pouvant être influencée avantageusement par une meilleure connaissance locale de la luminance de la voûte céleste ou des rétro-photons océaniques. Supériorité de la mesure des charges électriques - La supériorité du contrôle des charges électriques par un moyen électronique, sur une vision purement humaine, change fondamentalement le principe même d'une observation humaine, pour lui préférer la notion d'observation purement électronique, sans référence visuelle. 14/07/2014-5:54 7 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 8 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Grande difficulté de l'observation visuelle d'une ligne d'inflexion - La seule référence réelle et enregistrable d'une ligne d'inflexion étant une séquence de luminances, et donc de charges, et les déplacements de ces lignes ne pouvant être détectés que par la comparaison d'une suite d'enregistrements de séquences, on voit bien qu'il ne peut y avoir d'observateur humain efficace. Variations de la hauteur de la houle et angles d'inflexion - Si la hauteur de la houle est difficilement mesurable optiquement à partir d'un aéronef, les variations de cette hauteur sont détectables par les variations des angles d'inflexion. Couples de lignes d'inflexion - Pour chaque longueur d'onde de la houle, il existe deux couples de lignes d'inflexion, chaque couple limitant une partie distincte de chaque vague, d'abord par exemple un couple limitant l'élément convexe de la vague, puis un couple, avec une ligne d'inflexion commune avec le précédent, limitant l'élément concave de la vague, ces deux éléments représentant une longueur d'onde de la houle. Eléments de la vague peu sensibles à la longueur d'onde - Ces deux parties de la vague, la convexe et la concave, définies en permanence par les lignes d'inflexions mobiles continument visibles, et dont l'écart est continument mesurable sous l'éclairage de la voûte céleste, constituent des éléments dont les longueurs et les hauteurs relatives sont susceptibles d'être modifiées par la présence d'un objet sous-marin, sans que la longueur d'onde ni la période ne soient sensiblement altérées. Vision simultanée de plusieurs lignes d'inflexion - Connaître avec précision la position d'une ligne d'inflexion n'a de sens que si on peut comparer les positions de deux lignes d'inflexion successives ou voisines. Pour cela, il est nécessaire que l'instrument d'observation ait un champ égal ou supérieur à l'écartement de deux de ces lignes, tout en ayant le pouvoir séparateur de l'ordre du centimètre, ce qui est le cas de l'objectif asphérique vu plus haut, dont le champ peut contenir mille longueurs d'onde comme on le verra plus loin. De cette manière le moyen d'observation peut mesurer avec cette précision du cm l'écartement de deux de ces lignes d'inflexion, même distantes de plusieurs longueurs d'onde, à condition, bien sûr, que les séquences de luminances le permettent. Luminance minimum de la ligne d'inflexion - La ligne d'inflexion est éclairée simultanément par la voûte céleste et les photons océaniques. De part et d'autre de cette ligne d'inflexion plane réfléchissante et réfractante se trouvent deux bandes courbes réfléchissantes et réfractantes, l'une concave et l'autre convexe. L'image de cette ligne d'inflexion est formée par les photons sur la matrice photoélectrique du moyen d'observation. Pour mettre en évidence un minimum de luminance de la ligne d'inflexion, il suffit de considérer que les parties courbes encadrant l'élément plan de la ligne d'inflexion collectent des photons sur des arcs de la voûte céleste, ou des arcs de l'océan éclairé, alors que la partie plane ne collecte les photons qu'en un seul point de cette voûte ou de cet océan. Il y aura davantage de photons collectés par élément de pouvoir séparateur de part et d'autre de la ligne d'inflexion, que par cette ligne, et la luminance de cette ligne sera inférieure à celle des deux éléments courbes réfléchissant et réfractant l'encadrant. Ceci suppose un pouvoir séparateur suffisant pour que le moyen d'observation puisse distinguer clairement la ligne d'inflexion de ces deux surfaces courbes qui l'encadrent. Fluctuations aléatoires des lignes d'inflexion - Il faut considérer que quelque soit la « qualité » de la houle, sans ondulation secondaire, il existe nécessairement des variations aléatoires de la surface des 14/07/2014-5:54 8 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 9 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion dioptres qui peuvent conduire à des variations aléatoires de la position pratique des lignes d'inflexion. Ceci augmente le besoin de puissance de calcul, pour pouvoir « lisser » éventuellement ces lignes. Importance et nécessité d'une grande puissance de calcul - Les conséquences de mesures effectuées avec une précision de 1/1000, sont souvent différentes de celles effectuées avec une précision de 1/10, et la plus part du temps une augmentation de la précision des mesures peut changer complètement la manière de considérer un problème, ici la détection d'un objet sous-marin. On a vu que pour un observateur en aéronef à 15.000 mètres, les moyens optiques actuels , en particulier une optique asphérique à grand champ, permettent d'observer simultanément deux lignes d'inflexion distantes de 75 m avec un pouvoir séparateur du cm, soit une précision relative de 1/7.500, rendant immédiates et évidentes les moindres modifications des distances séparant ces lignes, au prix bien sûr d'une grande puissance de calcul. Simplification de l'image utile - économie de moyens - Cette nécessité d'une grande puissance de calcul est relativisée par la possibilité de ne s'intéresser qu'à une petite partie de l'image, puisque l'essentiel de cette image est constituée par les lignes d'inflexion et leur voisinage, pouvant ne constituer qu'un millième des pixels de l'image, si ce n'est beaucoup moins dans le cas d'un quadrillage d'inflexion. Quadrillage d'inflexion - La houle « ordinaire » choisie comme exemple de houle a une longueur d'onde de 150 mètres; en admettant que les parties convexes et concaves aient les mêmes dimensions, les lignes d'inflexions sont séparées de 75 mètres. Suivant l'invention, le parallélisme effectif de ces lignes, ou leurs déformations, sont les données principales recherchées par l'observateur pour déceler un objet sous-marin perturbateur, et aucune caractéristique de la houle située entre les lignes d'inflexion n'étant prise en compte par le moyen de calcul, ce moyen, suivant l'invention, se concentre sur l'observation et de calcul sur ces seules lignes d'inflexion séparées de 75 mètres. Compte tenu de cet écart des lignes, il semble inutile de vérifier continument suivant ces lignes leurs écartements, des mesures ponctuelles sur chaque ligne, distantes d'une valeur raisonnable, sont suffisantes pour avoir une représentation précise de ces lignes et de leur parallélisme, et éventuellement de leurs déformations. Suivant l'invention, cette représentation devient donc un quadrillage avec une maille principale imposée de l'ordre de la moitié de la longueur d'onde de la houle, soit 75 mètres pour une houle « ordinaire », l'autre maille pouvant être prise à 75 mètres également, mais pouvant être diminuée suivant les conditions locales, par exemple s'il apparaît une anomalie de parallélisme due éventuellement à un objet sous-marin. Dans ces conditions la puissance de calcul nécessaire est très considérablement diminuée. Besoin de traitement d'un observateur géostationnaire - Cet observateur, en environ 10 heures d'observation diurne, soit 36.000 secondes, verra défiler un ou plusieurs champs de houle élémentaires de 36.000/10 = 3600 vagues de période 10 s, et de longueur 150 mètres, soit 540 km. Un champ de houle de 4 houles élémentaires de 540 km aura donc 540 x 4 = 2160 km. L'observateur d'un tel champ devra prendre en compte 4 x 3600 = 14.400 vagues, et donc 2 x 14.400 = 28.800 lignes d'inflexion qu'il devra traiter continument pendant ses 10 heures diurnes d'observation. En supposant la largeur du champ de houle de 1.000 km, et la maille en largeur du quadrillage de 75 mètres, il devra prendre en compte pour chaque ligne d'inflexion de 13.333 points de mesure. 14/07/2014-5:54 9 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 10 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Pour la totalité du champ de houle perçu, il devra traiter en permanence 28.800 x 13.333 = 384 millions de points. Si un point est traité une fois par période de 10 secondes, il devra donc traiter 38,4 millions de points par seconde. A titre de comparaison, une image 24x36 mm possède 8,64 millions de pixels de 0,01x0,01 mm, et de nombreux caméras et appareils photo numériques d'amateurs annoncent des « définitions » de 15 mégapixels, les caméras traitant chaque pixels environ 17 ou 18 fois par seconde, c'est-à-dire 15 x 17 = 255 millions de pixels par seconde. Bien que le traitement d'un noeud de la maille du quadrillage d'inflexion soit plus complexe que le traitement même élaboré en temps réel d'un pixel d'une image par un logiciel de traitement d'images, on voit que la puissance de calcul nécessaire reste extrêmement modérée. Détermination pratique d'une ligne d'inflexion par une séquence de luminance - Elle repose essentiellement sur la mise en évidence des caractéristiques qui la définissent, passage de la convergence à la divergence, ou inversement, d'une surface réfléchissante mobile et deformable, un instant quasi plane en une bande d'inflexion, avec les conséquences visuelles de la diminution de la luminance dans la séquence de luminances observée. Pour chaque noeud du quadrillage, le dispositif d'observation enregistrera donc une brève mais sensible diminution du nombre de photons réfléchis ou diffractés reçus sur son élément sensible. Quadrillage de référence - On suppose que le moyen de calcul dispose d'un quadrillage de référence qui lui permet d'enregistrer les coordonnées sur l'océan du point d'apparition de la diminution de luminance, son intensité et sa date, c'est-à-dire un ensemble de quatre nombres. Faible pouvoir séparateur d'un observateur géostationnaire - turbulence atmosphérique - Un observateur géostationnaire disposant d'un moyen d'observation VERNOIS de 100 mètres de diamètre, contrôlant bien sûr la turbulence atmosphérique, aura un pouvoir séparateur de l'ordre de 25 cm, donc une précision relative de 25/7500 = 1/300, très inférieure à celle, 1/7.500, d'un observateur en aéronef, et avec un diamètre de 300 mètres, de l'ordre de 8 cm, toujours faible. Avantages et inconvénients de l'observation géostationnaire - L'observateur bas est pénalisé par le champ très limité de son observation par rapport à l'immensité de l'océan et du champ de houle. Il est limité également par l'angle très ouvert de son champ de vision. Par contre, l'observateur géostationnaire peut voir d'un seul regard la totalité d'un océan, et la totalité d'un champ de houle, avec un angle de vision très étroit et quasi constant, mais avec un pouvoir séparateur beaucoup plus faible, hors optique à synthèse d'ouverture. Compte tenu de l'altitude de l'observateur géostationnaire, environ 36.000 km et les dimensions d'un champ de houle « ordinaire », de l'ordre de 1.000 km à 4.000 km, l'observateur géostationnaire aura une vision très différente de celle de l'observateur bas. Le déplacement relativement lent de la houle « ordinaire », 15 m/seconde, lui permettra de prendre en compte rapidement, sous l'éclairage de la voûte céleste, les lignes d'inflexion, dès le début de son observation matinale, jusqu'à sa fin vespérale, et donc d'avoir une observation efficace durant sa période possible de travail d'environ 10 heures. Signal électromagnétique réfléchi et mesure différentielle des hauteurs - L'observateur géostationnaire pourra coupler un signal radar à son image optique, et donc détecter les variations de hauteur, locales et temporaires, des éléments concaves de la houle. Intérêt d'une altitude élevée de l'observateur - Un objectif est un système extrêmement complexe donnant la meilleure image possible d'un objet dans des conditions très limitées d'ouverture 14/07/2014-5:54 10 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 11 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion numérique et d'angle de champ, indépendamment de la nécessité pouvant exister de former une image plane et homothétique d'un objet plan, par exemple pour un objectif photographique. Intérêt optique d'une observation géostationnaire - Pour un tel observateur, la définition de l'image sera limitée par la seule diffraction, quelque soit le diamètre du champ observé, et quelque soit la taille de son image, à condition de corriger la turbulence atmosphérique. L'inconvénient majeur d'une observation très inclinée de la périphérie du champ observé, propre à l'observateur en aéronef, et corrigé par un ensemble de mesures et de calculs complexes relatifs à la luminance de l'environnement et aux propriétés optiques du dioptre, disparaitra. L'observateur géostationnaire aura une vision uniforme et à haute définition de l'ensemble de la houle, et les lignes d'inflexion pourront être positionnées avec la même précision, les calculs complexes éventuels ne pouvant qu'améliorer cette précision, en tous points de la houle. Champ de la houle en plusieurs éléments de déplacement diurne - Sa perception du champ de houle sera telle qu'il verra à chaque instant beaucoup plus que le déplacement de la houle pour une durée d'observation diurne, compte tenu de la faible vitesse de ce déplacement de la houle. L'observateur géostationnaire pourra donc découper ce champ de houle en plusieurs éléments de la taille d'un déplacement diurne, et les suivre durant cette observation diurne, ce qui représente un avantage important par rapport à un observateur bas, mais augmente la puissance de calcul nécessaire. Diffusion Rayleigh sur le parcours optique et perte de contraste de la ligne d'inflexion - Le phénomène optique observé au niveau de la ligne d'inflexion l'est en présence générale d'une diffusion Rayleigh existant dans la totalité de l'atmosphère, et donc au niveau du dioptre et sur le chemin optique vers le moyen d'observation de la ligne d'inflexion observée. Les luminances caractérisant une ligne d'inflexion étant observée à travers un filtre passe-bande « bleu céleste », il est certain que cette luminosité ambiante « bleu céleste » créera une gêne dans cette observation en en diminuant le contraste. Ceci est vrai pour un observateur en aéronef bas ou un observateur géostationnaire, d'autant plus que le coefficient de réflexion sur la ligne d'inflexion peut être très faible, de l'ordre de 3 %. L'intensité du « bleu céleste » est proportionnelle à la quantité d'oxygène et d'azote en chaque point du parcours des rayons solaires, c'est-à-dire à la densité atmosphérique. On estime en général que la moitié de la masse de l'atmosphère se trouve dans les 5-6 premiers km, que 20 % se trouve dans les 2 premiers km, et que vers les 16km-20 km on atteint 90 % de cette masse atmosphérique. A une altitude de 15.000 mètres, on peut estimer l'épaisseur à 70%-80% de la masse atmosphérique. La luminance utile d'un élément observé de la voûte céleste dépendra de cet élément, de l'angle d'observation, du coefficient de réflexion, et de l'épaisseur de l'atmosphère dans la direction de l'observation. La luminance parasite dépendra du trajet de la lumière, de la ligne d'inflexion jusqu'à l'observateur, ce trajet étant d'autant plus grand qu'il est plus incliné. Pour un observateur bas le trajet entre cet observateur et le point de réflexion sur la ligne d'inflexion peut être aussi important que le trajet du rayon lumineux issu de la voûte céleste et se réfléchissant sur la ligne d'inflexion vers l'observateur, entraînant une luminosité parasite importante, pratiquement égale à celle du signal étudié avant sa réflexion. Par ailleurs, le coefficient de réflexion est d'autant plus grand que l'angle d'incidence est plus élevé, en particulier à partir de 50 degrés où ce coefficient de réflexion augmente très vite, c'est-à-dire pour 14/07/2014-5:54 11 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 12 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion des rayons incidents de la voûte céleste proches de l'horizontal, ayant donc traversé cette voûte sur une épaisseur maximale, et étant ainsi déjà fortement lumineux « bleu céleste ». Le parasitage effectif de la diffusion de Rayleigh dépendra donc de chaque cas particulier, mais pourra être très important compte tenu de la faiblesse possible du coefficient de réflexion sur l'eau. Sur le plan de la lumière parasite, l'observateur géostationnaire sera légèrement pénalisé par un parcours plus long, mais dans une région élevée à très faible diffusion Rayleigh. Le problème technique des observateurs sera donc de repérer avec précision le passage sur la ligne d'inflexion matérialisé par le changement de courbure et l'existence d'une ligne plane réfléchissant sans dispersion, malgré la présence d'un voile lumineux parasite abaissant le contraste des images. Nécessité d'une très grande qualité des moyens d'observation - La solution générale de ce problème d'optique fréquent passe avant tout par la qualité optique des moyens d'observation qui doivent être susceptibles de détecter de très faibles variations de luminance, de manière à détecter une séquence de luminances, et un point particulier dont la luminance présente un minimum. Techniquement cela exige des optiques de très grande qualité, des éléments photoélectriques très sensibles, à très faible bruit de fond, et un filtre passe-bande très sélectif. La faisabilité de la technique utilisant les lignes d'inflexion repose donc essentiellement sur la qualité des moyens d'observation susceptibles de faire de bonnes mesures optiques malgré un voile lumineux parasite continu, mais heureusement constant dans le temps, en dehors de la prise en compte de la polarisation. Polarisation de la lumière diffusée Rayleigh - Les photons diffusés par l'atmosphère sont polarisés rectilignement, la direction du plan de polarisation dépendant de la position du soleil par rapport au point émetteur considéré de la voûte céleste, alors que les photons solaires directs de même couleur ne le sont pas, ce qui permet de les distinguer, et éventuellement de faire une amplification sélective de la lumière diffusée polarisée réfléchie, après modulation de celle-ci par un analyseur tournant. « Si l'on vise une région du ciel bleu située à angle droit de la direction dans laquelle l'observateur voit le soleil, on constate en effet que la lumière est polarisée rectilignement (F.M. -V- 10.9, p247). » La réflexion sur une surface vitreuse sous l'incidence brewstérienne d'une lumière polarisée conduit à une extinction, ce type d'extinction pouvant se produire sur une ligne d'inflexion, ou sur toutes parties convexes ou concaves du dioptre. Polarisation par réflexion sur une surface vitreuse - Les rayons lumineux utiles issus de la voûte céleste et se réfléchissant sur la ligne d'inflexion seront polarisés par cette réflexion, et ceux déjà polarisés issus de la voûte céleste se réfléchissant sous l'incidence brewstérienne seront éteints. L'observateur recevra donc un mélange de rayons lumineux polarisés différemment, les rayons utiles réfléchis sur la ligne d'inflexion, et les rayons parasites de la diffusion de Rayleigh sur le trajet optique vers l'observateur à partir de la ligne d'inflexion. Ces différents rayons lumineux pourront être triés par un analyseur tournant pour supprimer, dans la mesure du possible, les rayons parasites diminuant le contraste de la luminance observée sur la ligne d'inflexion. Analyseur tournant du moyen d'observation - Cet analyseur tournant peut être constitué d'un filtre solide mince du type « polaroïd » placé dans un support rotatif, la fréquence de rotation pouvant ne pas excéder 1 tour par seconde, soit 10 tours par période. BUT DE L'INVENTION Dire, à partir de caractéristiques choisies de la houle, en particulier des lignes d'inflexion et des plans d'inflexion, s'il y a à cet endroit, et à quelle profondeur, un objet sous-marin, en particulier un navire sous-marin, et supporter des méthodes pour obtenir ce résultat. 14/07/2014-5:54 12 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 13 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Deux étapes - Suivant l'invention, ce but sera atteint en deux étapes. La première étape consistera à montrer la faisabilité et la validité de l'utilisation des séquences de luminances pour la détermination des lignes d'inflexion et des plans d'inflexion, et la validité de l'éclairage par la voûte céleste ou par les photons océaniques, à basse altitude, par exemple entre 15.000 m et 30.000 m. La seconde étape consistera à appliquer les connaissances acquises à une observation en orbite géostationnaire, à environ 36.000 km, lorsque les miroirs VERNOIS le permettront. RESUME DE L'INVENTION Ce résumé évoque des particularités revendiquées de l'invention. Le principe de l'invention est de détecter la présence d'un objet sous-marin, en particulier un navire, par les modifications qu'il apporte à la houle. Les tentatives de l'art antérieur n'ayant pas eu de succès du fait de l'imprécision des particularités de la houle 1 dont on voulait détecter les modifications, l'invention a choisi comme caractéristiques essentielles de la houle 1, les lignes d'inflexion 2, et les angles 4 de deux plans tangents successifs 3 au dioptre, au niveau de ces lignes d'inflexion 2. L'invention a choisi comme caractéristiques déterminantes des lignes d'inflexion et des plans d'inflexion les séquences de luminances qui permettent de les situer et mesurer avec précision. Première caractéristique revendiquée - La caractéristique structurelle intrinsèque essentielle de la houle 1 est la ligne d'inflexion 2. Ces lignes d'inflexion 2, dont il en existe deux par longueur d'onde la de la houle 1, caractérisent les changements de courbure de la surface du dioptre atmosphère-océan lb ; ce sont des éléments intrinsèques de la houle 1, pouvant être modifiés temporairement et localement par la présence d'un objet sous-marin 7, en particulier un navire sous-marin 7a. Seconde caractéristique revendiquée - la ligne d'inflexion est située grace à une séquence particulière de luminances La ligne d'inflexion est une ligne purement théorique qu'il faut positionner physiquement. Elle est caractérisée par le passage sans dimension d'un dioptre cylindrique concave à un dioptre cylindrique convexe, ou inversement. Comme il s'agit d'un phénomène physique réel, on doit donner une largeur à ce passage. On suppose a priori qu'il existe une bande plane de 1 cm de large entre deux surfaces courbes. Sous l'éclairage isotrope de la voûte céleste et des "rétro-photons océaniques, et quelque soit la situation de l'observateur, celui-ci observera des séquences de luminances, que son moyen de calcul pourra prévoir en fonction des qualités superficielles optiques du dioptre, de la luminance générale ou particulière de la voûte céleste et des rétro-photons océaniques. Dans ces conditions très précises, les séquences observées seront caractéristiques des lignes d'inflexion et de leurs situations précises. Erreurs systématiques sans influence sur les variations des distances des lignes entre elles - Dans ces conditions systématiques de travail, les erreurs éventuelles locales systématiques sur la position vraie des lignes d'inflexion sera sans influence sur la mesure des déformations et des écartements des lignes, qui sont les données recherchées par l'observateur. Troisième caractéristique revendiquée - la houle est représentée symboliquement par l'ensempble des lignes d'inflexion Dans une houle non perturbée, les lignes d'inflexion 2 sont des lignes droites parallèles. Ces lignes peuvent être déformées par la présence d'un objet sous-marin 7, en particulier un navire sous-marin 7a en mouvement. 14/07/2014-5:54 13 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 14 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Les moyens de l'invention feront apparaître ces déformations 8. Quatrième caractéristique revendiquée - Quadrillage d'inflexion. Le tracé précis des lignes d'inflexion 2 demandant une grande puissance de calcul, et monopolisant cette grande puissance de calcul sur un temps long, l'ensemble des lignes d'inflexion 2a est remplacé par un quadrillage d'inflexion 2b dont seuls les noeuds 2c seront calculés exactement. De cette manière, les moyens de calcul seront utilisés au mieux de la détection d'éventuelles perturbations. Cinquième caractéristique revendiquée - La détection des anomalies dynamiques locales et temporaires 8 de lignes d'inflexion 2 successives, et du quadrillage d'inflexion 2b, est un paramètre revendiqué de la technique de détection d'un objet sous-marin 7, en particulier un navire sous-marin 7a. Sixième caractéristique revendiquée - L'angle 4 de deux plans tangents 3 au niveau de deux lignes d'inflexion successives 2 est la seconde caractéristique essentielle de la houle 1. Cet angle est le lien essentiel entre le dioptre atmosphère-océan lb et le monde extérieur. Cet angle est une caractéristique intrinsèque de la houle 1 pouvant être modifiée par un navire sous- marin 7a, au même titre qu'une ligne d'inflexion 2. Septième caractéristique revendiquée - La détection des anomalies locales et temporaires 8a des angles 4 de plans tangents 3 aux lignes d'inflexion 2 s'ajoute à la détection de ces anomalies 8 de ces lignes d'inflexion 2 et du quadrillage d'inflexion 2b, pour affiner la détection d'un objet sous- marin 7, en particulier un navire sous-marin 7a. Huitième caractéristique revendiquée - Etalonnage et catalogue Selon l'invention, un sous-marin télécommandé 7b est utilisé pour engendrer des anomalies 8 et 8a qui seront mesurées, et enregistrées en un catalogue 8c mettant ces mesures en regard de la position, des mouvements et de la vitesse du sous-marin 7b. Neuvième caractéristique revendiquée - Utilisation du catalogue 8c de l'étalonnage Les anomalies 8 observées lors de l'observation de la houle 1, et supposées dues à un objet sous-marin inconnu 7, seront comparées au catalogue 8c des anomalies crées par le sous-marin télécommandé 7b, de manière à rapprocher l'objet sous-marin inconnu 7 du sous-marin télécommandé 7b. Dixième caractéristique revendiquée - L'utilisation d'un filtre passe-bande bleu céleste 9 favorise l'usage de l'éclairage de la voûte céleste 5b, et simplifie la réalisation du dispositif optique 10a du moyen de vision 10, en minimisant les corrections chromatiques nécessaires. Onzième caractéristique revendiquée - Un profil chromatique bleu céleste 9a de l'élément photosensible 10b améliore l'usage du filtre passe-bande 9 Ce profil participe également à la simplification des corrections chromatiques. Douzième caractéristique revendiquée - Un pouvoir séparateur 10c de l'ordre du cm du moyen d'observation 10 - optique géostationnaire à synthèse d'ouverture 10d Ce pouvoir séparateur du cm permet la détection d'anomalies dynamiques temporaires 8 des lignes d'inflexion 2, ou du quadrillage d'inflexion 2b, du même ordre du cm. Un observateur géostationnaire lla devra être équipé d'une optique à synthèse d'ouverture 10d pour porter au cm le pouvoir séparateur d'un télescope membraneux satellisé selon VERNOIS, dont le pouvoir séparateur individuel d'ici 4 ou 5 ans ne dépassera pas 25 cm. Treizième caractéristique revendiquée - Champ de la houle en plusieurs éléments diurnes la Un observateur géostationnaire a un champ de vision très supérieur au déplacement journalier d'une houle ordinaire 1 se déplaçant à 15 m par seconde. 14/07/2014-5:54 14 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:54 15 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Selon l'invention, cet observateur découpe ce champ de vision en plusieurs éléments diurnes 1c de déplacement de la houle 1. Quatorzième caractéristique revendiquée - Le moyen d'observation 10 possède un analyseur tournant 10e pouvant permettre l'amélioration du signal utile polarisé au niveau des lignes d'inflexion, en diminuant, ou supprimant, les luminances parasites polarisées de la diffusion de Rayleigh sur le parcours optique vers l'observateur. Quinzième caractéristique revendiquée - Moyens d'analyse et de calcul 12 de l'observateur 11 L'observateur 11, et son support d'observation 11b, aéronef ou satellite géostationnaire, observant la houle 1, possède des moyens d'analyse et de calcul 12 en relation avec le type d'observation défini par la première revendication, c'est-à-dire l'observation des lignes d'inflexion 2 de la houle 1. Compte tenu de la possibilité des moyens d'observation d'être télécommandés, ces moyens possèdent donc des écrans en deux dimensions, pouvant être éloignés, représentant ce qui est observé, c'est-à-dire la houle 1. La houle 1 étant un phénomène en trois dimensions, l'observateur 11 possède donc des moyens informatiques et de calcul 12 pouvant créer des modèles 13 en trois dimensions dans lesquels apparaissent la houle 1, l'observateur 11, des coupes verticales 13a de la houle, le soleil, la voûte céleste 5b, et l'océan éclairé par le soleil 5. Ces modèles seront calculés aussi bien pour un observateur géostationnaire que pour un observateur en aéronef, et tout ce qui suit sera établi en fonction de ces modèles et de ces coupes verticales. LISTE DES ITEMS 1- Houle la - Longueur d'onde de la houle lb - Dioptre atmosphère-océan lc - Elément diurne de houle vu par un observateur géostationnaire 2 - Ligne d'inflexion 2a - Ensemble des lignes d'inflexion 2b - Quadrillage d'inflexion 2c - Noeuds du quadrillage d'inflexion 3 - Plans d'inflexion 4 - Angle de deux plans d'inflexion 3 successifs 5 Soleil 5a - Diffusion de Rayleigh 5b - Voûte céleste 5c - Demi-cercle centré sur une ligne d'inflexion 5d - Photons océaniques 5e - Rayon lumineux 6 - Luminance 6a - Séquence de luminances 7 - Objet sous-marin 7a - Navire sous-marin 7b - Navire sous-marin télécommandé 8 - Anomalies locales et temporaires des lignes d'inflexion dues hypothétiquement à un objet sous-marin 8a - Anomalies locales et temporaires des angles 4 des plans d'inflexion 3, dues hypothétiquement à un objet sous-marin 14/07/2014-5:54 15 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 16 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion 8b - Anomalies dues à un navire sous-marin télécommandé 8c - Catalogue de l'étalonnage 9 - Filtre passe-bande bleu céleste 9a - Profil chromatique bleu céleste du récepteur photoélectrique 10 - Moyen de vision 10a - Dispositif optique du moyen de vision 10b - Elément photosensible du moyen de vision 10c - Pouvoir séparateur 10d - Objectif géostationnaire à synthèse d'ouverture 10e - Analyseur tournant 11 - Observateur 11a - Observateur géostationnaire 11b - Support mobile du moyen d'observation 12 - Moyen de calcul du moyen d'observation 13 - Modèles de la houle 13a - Coupe verticale BREVES DESCRIPTIONS DES FIGURES Figure 1 - Plan vertical symbolique de la houle représenté par deux ondulations successives de rapport h/lambda = 0,14, voisin de la déferlance. On voit deux plans d'inflexion 3 et différents rayons lumineux caractéristiques de différentes visions de l'observateur 11. Figure 2 - La même que 1, mais avec h/lambda = 0,07 Figure 3 - La même que 1, mais avec h/lambda = 0,035 ; dessin et mesures incertains Figure 4 - Plan vertical symbolique représentant un observateur géostationnaire. DESCRIPTION DETAILLEE Observateur = moyen de vision à haut pouvoir séparateur + moyen de sustentation et de déplacement - L'essentiel de l'« observateur » est représenté par un moyen de vision dont la particularité essentielle est un fort pouvoir séparateur de l'ordre du cm à 150 km. Agitation thermique - inversion des températures - mirages - Il existe en général un gradient de température dans l'atmosphère au niveau de la mer. Ce gradient peut provoquer une agitation thermique, ou même une inversion de température génératrice de mirages. Le moyen d'observation possède des données géométriques et dynamiques concernant la houle. Il compare les résultats de ses mesures de charges au niveau de la matrice photoélectrique avec ces données en mémoire, et peut corriger l'image réelle observée sous la forme de ces charges en fonction d'une image théorique. Sa connaissance des lois physiques gouvernant la houle et les mouvements atmosphériques possibles sur l'ensemble des points du dioptre, lui permet de corriger l'influence de l'agitation atmosphérique en chaque point de ce dioptre. Restitution géométrique indifférente - La restitution géométrique des lignes d'inflexion pourra toujours être faite par un calculateur les prenant en compte, puisque leur finalité sera les mesures différentielles des distances de ces lignes, mesures qui peuvent être excellentes même si ces lignes ne sont pas restituées par l'instrument de vision dans leur rectitude. 14/07/2014-5:56 16 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 17 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Simplicité du moven de vision - La vision se faisant dans la bande optique étroite de la diffusion de Rayleigh, les corrections chromatiques du moyen de vision seront moins importantes, ce qui simplifie considérablement les calculs optiques nécessaires à l'élaboration de ce moyen de vision. La reproduction exacte de l'objet observé, les lignes d'inflexion de la houle, en particulier leur rectitude et leur parallélisme, n'est pas nécessaire puisque ce sont des valeurs différentielles qui sont recherchées, et qui résulteront des calculs effectués par le moyen de calcul de l'observateur. Le moyen de calcul transformera sans difficulté l'image obtenue en une image homothétique de l'objet, si une observation humaine est prévue. Ce moyen de calcul pourra même amplifier les déformations des lignes d'inflexion provoquées hypothétiquement par un objet sous-marin, pour les rendre plus visibles à cet observateur humain. Dans ces conditions la conception de l'optique sera très simplifiée. Optique du moyen de vision d'un opérateur en aéronef - Selon l'invention, l'optique du moyen de vision peut être constituée par un objectif unique ou par plusieurs objectifs indépendants. Ce ou ces objectifs peuvent être en rotation autour de l'axe vertical du moyen d'observation. Première réalisation - un objectif fixe - Dans une première réalisation l'objectif est unique et dirigé verticalement vers la houle. Seconde réalisation - quatre objectifs - Dans une réalisation particulière de l'invention, ce moyen de vision est constitué par quatre objectifs, un tourné vers l'avant du champ de vision, un autre vers l'arrière de ce champ, et les deux derniers tournés vers les côtés du champ. Troisième réalisation - un objectif tournant - Dans cette réalisation il existe un objectif tournant autour d'un axe vertical. Quatrième réalisation - deux objectifs tournants - Dans cette réalisation il existe deux objectifs tournant simultanément autour du même axe vertical, de part et d'autre de cet axe. On suppose l'observateur en aéronef observant une houle « ordinaire » de période 10 secondes. On suppose également que les éléments et résultats pris en compte dans le modèle complexe à vision large de l'observateur en aéronef sont toujours extrapolables, par une transformation mathématique, ou un ensemble de telles transformations, au modèle simple à vision étroite de l'observateur géostationnaire, à partir du moment où celui-ci a un pouvoir séparateur du même ordre que celui de cet observateur en aéronef. Observations simultanées en aval et en amont de la houle - L'observateur humain en aéronef, occupant une position élevée à la verticale de la houle, est amené à voir la houle se déplacer sous lui. On convient qu'il voit « en avant » la houle venir vers lui, et « en arrière » la houle s'éloigner de lui. Diamètre théorique du champ de vision en aéronef limité par la rotondité de la Terre - En théorie, l'horizon d'un observateur situé à 15.000 mètres d'altitude est à environ 420 km, et celui d'un observateur à 30.000 m est à environ 601 km. Le diamètre théorique du champ d'observation de l'observateur à 15.000 m est donc de 840 km, et celui de l'observateur à 30.000 m est donc de 1202 km. Pour une longueur d'onde de 150 mètres, ce diamètre de 840 km contient 5.600 longueurs d'onde de la houle, et le diamètre de 1202 km en contient 8.013. Vision tangentielle invalidante de l'observateur en aéronef - Le premier obstacle est créé par la vision tangentielle à la mer, dès que l'on observe l'horizon. Brume - Cette vision tangentielle accentuera l'importance de la brume qui peut être ignorée par un observateur au sol mais devient importante pour un observateur en aéronef regardant l'horizon. Une vague peut cacher la suivante pour l'observateur en aéronef La houle étant une ondulation à la surface de la mer, il existe nécessairement une distance à partir de laquelle une vague deviendra 14/07/2014-5:56 17 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 18 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion un obstacle à l'observation de la vague suivante vers l'horizon, et donc à l'observation de la ligne d'inflexion située sur cette vague. Ceci est montré figure 1 par le rayon lumineux limite 11.1. Hauteur de la houle, et vagues limitant la vision des lignes d'inflexion - On peut voir, en tout état de cause, qu'il arrivera que pour une certaine hauteur de la houle, la crête d'une vague interdise à l'observateur en aéronef la vision de la ligne d'inflexion située sur la vague suivante, vers l'horizon. Ceci constitue donc une limite pratique stricte au champ d'observation de l'observateur en aéronef, le champ de vision étant d'autant plus étendu que la mer est plus « plate » (figures 2 et 3). Pente du regard de l'observateur en aéronef - La pente du regard de l'observateur situé à 15 km d'altitude vers l'horizon est d'environ 15/420 = 3,57%, et pour une distance de 150 km, elle est de 15/150 = 1/10. Pente d'observation d'une vague déferlante pour un observateur en aéronef - On appelle ici « pente d'observation » d'une vague déferlante, la pente d'une droite tangente à une telle vague et coupant la ligne d'inflexion de la vague suivante (rayon lumineux 11.1 figures 1, 2, 3). Cette pente limite la possibilité d'observation vers l'horizon des lignes d'inflexion pour un observateur en aéronef. On prendra comme critère de déferlement la valeur h/lambda = 0,14, h étant la hauteur de la vague et lambda la longueur d'onde de la houle égale ici à 150 mètres. On considèrera approximativement que le dioptre est sinusoïdal, et donc que la ligne d'inflexion est à mi-hauteur de la houle, et située aux trois quart de la longueur d'onde (figure 1). Il vient : h Incertitude des mesures angulaires sur une mer « plate » - On voit, figure 3, qu'il est délicat d'évaluer et de dessiner les éléments d'une mer « plate ». L'efficacité de la méthode suppose donc une analyse très fine des séquences de luminances caractéristiques des lignes d'inflexion. Visibilité d'un navire sous-marin en mouvement par mer très « plate » - Paradoxalement, à partir d'un niveau très bas des ondulations de la houle, les déformations de cette houle sous l'influence 14/07/2014-5:56 18 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 19 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion d'un navire sous-marin en mouvement deviennent plus visibles directement, par simple examen des luminances de la houle. A la limite, on se trouve dans les conditions d'un lac sans houle. Représentation d'une observation géostationnaire - On voit sur la figure 4 une observation géostationnaire. La Terre est représentée en bas à gauche par un quart de cercle, et l'observateur 11a plus haut à gauche, par le point de convergence 11a, d'où partent les rayons lumineux matérialisant les observations à plusieurs latitudes, 23°17 (Tropique du Cancer), 36°, 45°, 54°, et 70°. Un quart de cercle de plus grande taille, centré sur le précédent, donne une vision plus claire de cet ensemble, les rayons lumineux étant parallèles à ceux du premier quart de cercle, et les latitudes portées sur la figure. Deux champs de houle de 1.000 km sont indiqués par des flèches. Déferlement et faible hauteur des vagues - Si la hauteur des vagues, et donc de la houle, est limitée en valeur supérieure par le déferlement, il n'existe pas de limite inférieure, et l'on peut encore parler de houle avec des ondulations difficilement perceptibles (figure 2, avec h/lambda = 0, 07). Dans ces conditions de platitude, le positionnement précis des lignes d'inflexion est compromis car la bande d'inflexion plane peut être très large et les mesures délicates, bien que le coefficient de réflexion soit alors très élevé. Représentation des différentes conditions d'observation - Les figures 1, 2, et 3 montrent les différentes limites d'observation pour une houle forte, proche du déferlement, une houle moyenne, avec une hauteur moitié de la précédente, et une houle » plate », au quart de la première. Figure 1 on voit une houle proche du déferlement, des observateurs en aéronef 11.1 et 11.2, et les rayons lumineux correspondants, pouvant être interprétés dans les deux sens. L'observateur bas 11.1 est à la limite de vision d'une ligne d'inflexion en vision rasante. Figure 2 on voit une houle de hauteur moitié du déferlement, et les mêmes observateurs que pour la figure 1. Arc d'observation en aéronef - figure 1- L'arc de vision de l'observateur en aéronef, sans réflexion sur un second dioptre, va de 11.1a à 11.1b' soit un arc d'environ 129 °. Une seconde réflexion, non représentée, peut se produire sur la ligne d'inflexion suivante. Diamètre pratique, ou utile, du champ de vision d'un observateur en aéronef : 300 km L'observation des lignes d'inflexion étant le but de l'observateur, son champ « pratique » sera donc limité par la possibilité réelle d'observer ces lignes avec la précision nécessaire, soit 150 km. Dimension du moyen d'observation en aéronef - On suppose le champ d'observation circulaire et de diamètre 300 km ; l'image de ce champ sera donc également circulaire, et son diamètre sera donné par les caractéristiques de son objectif, en particulier son diamètre D et sa focale f. Son diamètre D déterminera la résolution angulaire alpha de l'image à partir de l'équation : Sin alpha = 1,22 lambda/D. Si l'on prend lambda bleu céleste égal à 0.5 micron et D égal à 50 cm, il vient Sin alpha = 1,22 5.10*-7 / 0.50 = 1,22 10*-6 Sa focale déterminera la résolution linéaire r.alpha = f x sin.alpha de cette image. Diamètre du capteur 30 mètres - On supposera, dans un premier temps, l'image de la houle située dans un plan parallèle à cette houle. Avec une focale de 1,5 mètres et une distance houle-optique de 15.000 mètres, il vient un rapport Image/Objet de 1,5/15.000 = 1/10.000 = 10*-4. Ceci conduit à un diamètre de l'image de la houle de 300.000 x 10*-4 = 30 mètres. 14/07/2014-5:56 19 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 20 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion On obtient la même valeur pour un observateur à 30.000 mètres et une focale de 3 mètres, en conservant le même pouvoir séparateur. Cellules solaires sur la face supérieure de l'aéronef - On peut donc dire que dans le cas d'un objectif grand angle unique regardant la houle, le diamètre minimum du moyen d'observation sera de 30 mètres. La face supérieure aura une surface de pi D*2 / 4 = pi 900/4 = 706 mètres carrés qui pourra être équipée de cellules solaires. Résolution des capteurs photoélectriques - aujourd'hui 1,4 micron x 1,4 micron - La taille des photosites des capteurs photoélectriques diminue régulièrement, mais il existe probablement une limite pratique imposée par la longueur d'onde utilisée. Précision des mesures au niveau du capteur photoélectrique - Au niveau de la houle, la précision potentielle de la mesure de la distance de deux lignes d'inflexion successives, même éloignées de plusieurs longueur d'onde, est de l'ordre du centimètre, dans de bonnes conditions de mesure. L'image d'une longueur d'onde de la houle de 150 mètres, à la périphérie du champ, aura 150/10.000 = 0,015 mètre, soit 1,5 cm, ou encore 15.000 microns. La distance moyenne de deux lignes d'inflexion de 75 mètres devient 7.500 microns. La largeur de la bande plane d'inflexion estimée à 1 cm a une image dont la largeur est 1/10.000 de centimètre, soit 1 micron. Utilisation d'un objectif rétrofocus du type « fisheye » en aéronef Avec un tel objectif les ondulations rectilignes de la houle seront considérablement déformées. On peut avantageusement utiliser de telles optiques dont les lentilles seront asphériques et formeront une image concave d'un plan, mais d'une grande définition, la seule caractéristique recherchée de l'image étant la définition. Il est alors nécessaire de former l'image sur un capteur concave adapté permettant la grande finesse d'image autorisant des mesures d'écarts de lignes d'inflexion très précises, malgré une grande déformation de ces lignes toujours obtenues à partir des séquences de luminances appropriées. L'utilisation d'un tel objectif et d'un tel capteur concave est indispensable pour détecter les éventuelles déformations de ces lignes dues à un navire sous-marin. L'utilisation de tels objectifs et capteurs doit être nécessairement couplée avec un dispositif électronique de lecture des charges électriques, et un moyen de traitement mathématique adapté. Dans ces conditions on peut dire que l'on conserverait la précision des mesures d'écart des lignes d'inflexion qu'un observateur humain obtiendrait avec un instrument d'observation à champ étroit et fort grossissement. Les limitations seront celles introduites par la diffraction. Limites introduites par la diffraction - rayon de la tache de diffraction - On admettra que les formules donnant la diffraction sont valables dans le cas de l'image concave donnée par le système optique utilisé. On admettra que ces limites sont celles de l'observateur humain vu plus haut, utilisant un instrument d'observation à champ étroit et fort grossissement. PREMIERE CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - La caractéristique structurelle intrinsèque essentielle de la houle est la ligne d'inflexion. Constitution d'un plan de la houle dans le champ de vision de l'observateur - Le champ de vision de l'observateur est la totalité de la houle, ou une portion de cette houle, vue par le ou les objectifs du moyen de vision. 14/07/2014-5:56 20 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 21 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Il est physiquement représenté par des charges électriques à la surface de la matrice photoélectrique sur laquelle se forme l'image, ou les images dans le cas d'une pluralité d'objectifs. Le moyen de calcul de l'observateur explore les dites charges et détermine des points pouvant appartenir à une ligne d'inflexion en fonction des règles qu'il possède, en particulier la séquence de luminances représentative d'une ligne d'inflexion. Il fait continument un plan de ce qu'il observe et le garde en mémoire, et éventuellement le présente sur un écran de manière intelligible s'il existe un opérateur humain. Il s'attache particulièrement à déterminer avec le maximum de précision la distance séparant les lignes d'inflexion successives, en tous points de ces lignes prises de deux à deux, ou par économie de moyen, à des points particuliers de ces lignes qui peuvent être séparés par une distance voisine de celle séparant ces lignes. Le moyen de calcul trace donc un quadrillage virtuel qui peut être affiché sur l'écran de l'éventuel observateur. Repérage et affichage des variations d'écart des lignes d'inflexion - La détection des écarts locaux et temporaires des lignes d'inflexion étant ce que cherche l'observateur, le moyen de calcul pourra les mettre en évidence en les exagérant. SECONDE CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Les lignes d'inflexion sont déterminées par une séquence particulière des luminances du dioptre passant d'une surface cylindrique concave à une surface cylindrique convexe, ou inversement. La détermination de la séquence utile des luminances caractéristique d'une ligne d'inflexion est une opération complexe du moyen d'observation faisant l'analyse de l'environnement lumineux de chaque ligne d'inflexion, à partir des données immédiates et des données mémorisées. Cet environnement lumineux est alors mis en relation avec la forme connue ou prévue du dioptre. Les luminances prévues par le moyen d'observation sont alors comparées à celles effectivement observées par ce moyen d'observation, et une séquence de luminances définitive est choisie, qui détermine le point de la ligne d'inflexion sur le dioptre. TROISIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Représentation symbolique de la houle par l'ensemble des lignes d'inflexion Les lignes d'inflexion sont les seules caractéristiques physiques intrinsèques de la houle. Leur existence ne dépend en aucun cas de l'observateur ou des conditions d'observation, même si leur visibilité dépend de nombreux paramètres. Ce sont des lignes théoriques sans dimension situées à des endroits parfaitement définis de la houle. Selon l'invention, l'ensemble de ces lignes sans dimension peut donc caractériser une houle, et en est même la seule caractérisation intrinsèque possible. QUATRIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Quadrillage d'inflexion et noeuds d'inflexion Les représentations que le modèle 13 se proposent de montrer nécessitent une grande puissance de calcul, d'autant que cette représentation doit être dynamique. Selon l'invention, ces besoins de calculs sont diminués par une représentation discrète des lignes d'inflexion conduisant à un quadrillage d'inflexion. Quadrillage d'inflexion - La houle « ordinaire » choisie comme exemple de houle a une longueur d'onde de 150 mètres; en admettant que les parties convexes et concaves aient les mêmes dimensions, les lignes d'inflexions sont séparées de 75 mètres. Suivant l'invention, le parallélisme effectif de ces lignes, ou leurs déformations, sont les données principales recherchées par l'observateur 11 pour déceler un objet sous-marin perturbateur, et aucune caractéristique de la houle située entre les lignes d'inflexion n'étant prise en compte par 14/07/2014-5:56 21 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 22 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion l'observateur, cet observateur 11, suivant l'invention, concentre ses moyens d'observation et de calcul sur ces seules lignes d'inflexion séparées de 75 mètres. Compte tenu de cet écart des lignes, il semble inutile de vérifier continument suivant ces lignes leurs écartements, des mesures ponctuelles sur chaque ligne, distantes d'une valeur raisonnable, sont suffisantes pour avoir une représentation précise de ces lignes et de leur parallélisme, et éventuellement de leurs déformations. Suivant l'invention, cette représentation devient donc un quadrillage avec une maille principale imposée de l'ordre de la moitié de la longueur d'onde de la houle, soit 75 mètres pour une houle « ordinaire », l'autre maille pouvant être prise à 75 mètres également, mais pouvant être diminuée suivant les conditions locales, par exemple s'il apparaît une anomalie de parallélisme due éventuellement à un objet sous-marin. Dans ces conditions la puissance de calcul nécessaire est très considérablement diminuée. Quadrillage de référence, et quadrillage de travail - Pour pouvoir évaluer avec certitude et précision les écarts de quadrillage pouvant être mis en relation avec un objet sous-marin, il est nécessaire d'avoir un quadrillage de référence, qui serait l'équivalent de coordonnées cartésiennes. Ceci peut être obtenu à partir de valeurs moyennées sur l'ensemble de la houle et mises à jour en permanence, en dehors des zones où apparaît une anomalie. CINQUIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Modifications locales et temporaires des lignes d'inflexion par un navire sous-marin Selon l'invention, les déformations locales et temporaires des lignes d'inflexion, au voisinage d'un point particulier de l'océan, sont mises en relation avec la présence d'un objet ou navire sous-marin, en particulier lorsque ces déformations locales se déplacent sur l'océan. SIXIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - L'angle 4 que font entre eux les plans tangents au niveau des lignes d'inflexion est la seconde caractéristique structurelle de la houle Cet angle 4 est une caractéristique intrinsèque de la houle 1 pouvant être modifiée par un navire sous-marin 7a, au même titre qu'une ligne d'inflexion 2. Mesures différentielles des hauteurs de la houle par l'angle des plans d'inflexion - On appelle ici plan d'inflexion, un plan tangent au dioptre au niveau d'une ligne d'inflexion. Comme on le voit sur la figure 1, la variation de l'inclinaison des plans d'inflexion peut être mise en relation avec des différences de hauteur des parties convexes et concaves de la houle. Sous l'éclairage de la voûte céleste et des photons océaniques, il n'existe pas de repère sur cette voûte ou dans l'océan pour évaluer un angle de réflexion entre l'observateur et l'origine du faisceau lumineux toujours existant qui lui parvient après réflexion et réfraction sur une ligne d'inflexion. Mais ce qui est recherché ici n'est pas la mesure de cet angle, mais l'observation des variations de cet angle hypothétiquement liées à la présence d'un objet ou navire sous-marin. En effet ce n'est pas la hauteur absolue de la houle ou d'une vague qui est intéressante, mais les variations possibles de ces hauteurs introduites par la présence d'un objet ou navire sous-marin. Mesure de la pente d'un plan d'inflexion - La situation exacte d'une ligne d'inflexion, et donc la distance entre deux lignes successives, peut être connue avec une grande précision par la mesure précise de la luminance du dioptre éclairé par la voûte céleste et les photons océaniques, mais l'étude de cette variation de luminance de part et d'autre de la ligne ainsi définie peut donner en plus une information sur la pente du plan d'inflexion, et donc une information sur le creux et la convexité d'une vague, s'ajoutant à l'information donnée par les mesures de l'écartement de la paire de lignes déterminant la partie haute de la vague, et de la paire de lignes déterminant la partie creuse de cette vague . 14/07/2014-5:56 22 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 23 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion En effet, la connaissance permanente et la mise en mémoire par le moyen de calcul de l'observateur des luminances du dioptre, de la voûte céleste, et des photons océaniques, permet à ce moyen de calcul d'établir des valeurs environnementales précises qui, mises en relation avec la connaissance des coefficients de réflexion sur l'eau suivant les angles de réflexion, lui permettent de déterminer ces angles de réflexion et les luminances correspondantes sur le dioptre. Si la connaissance exacte de ces angles peut être incertaine, les variations de ces angles, d'une ligne d'inflexion à une autre, seront significatives d'une variation de niveau des ondulations de la houle pouvant être liée à la présence d'un navire sous-marin. SEPTIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Les modifications locales et temporaires apparaissant dans les angles des plans d'inflexion, seront considérées comme dues à un navire sous-marin Ces modifications sont bien sûr dépendantes des positions des lignes d'inflexion et de leurs déformations, mais apportent des informations supplémentaires sur la houle au moyen de calcul de l'observateur, qui ne sont pas contenues dans la stricte position d'une ou de plusieurs de ces lignes. Cette information supplémentaire, indépendante de la stricte position d'une ligne, permet d'améliorer la connaissance de la houle et de ses interaction avec un navire sous-marin. HUITIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Etalonnage et catalogue des anomalies à partir d'un navire sous-marin 7b connu et télécommandé Incapacité des modèles actuels de la houle et des vagues - Les modèles admis de la houle et des vagues, et l'expérience commune, tendent à montrer que l'influence d'une particularité liée à un point de l'océan diminue très vite avec la distance. Mais il faut observer que le fait de diminuer très vite avec la distance n'a une incidence pratique réelle qu'en fonction de la précision des mesures effectuées. Dans l'état de l'art actuel il est très peu probable qu'une houle « ordinaire » dont la longueur d'onde est donnée pour 150 mètres, la période de 10 secondes, se déplaçant à 15 mètres par seconde, soit effectivement mesurable avec une précision de 1 mètre, si ce n'est 2 mètres ou même 5 mètres. Il est également très peu probable qu'un observateur en aéronef à 15.000 mètres d'altitude puisse faire une différence instantanée entre une houle de longueur d'onde de 150 mètres et des houles de 155 mètres ou 145 mètres, et même de détecter un vague solitaire de 149 mètres dans un houle régulière donnée pour 150 mètres. Dans ces conditions pratiques d'observation, il était parfaitement illusoire de vouloir détecter la présence d'un navire sous-marin pourtant proche, par exemple situé à une profondeur de 4 longueurs d'onde, c'est-à-dire 600 mètres, profondeur de maraude de la dissuasion nucléaire, par les perturbations qu'il apporte à la houle. Par contre, la prise en compte des lignes d'inflexion et la représentation de la houle par ces lignes idéales dont les écartements peuvent être connus avec la précision du centimètre bouleverse la capacité de percevoir l'influence d'un objet sous-marin par les anomalies d'écartement de deux telles lignes dynamiques successives à un point particulier de l'océan. Navire sous-marin connu et télécommandé - Selon l'invention, dans le but d'améliorer les résultats des modèles théoriques de la houle et des vagues conduisant à un défaut de précision des estimations des perturbations apportées à la houle par un objet sous-marin, en particulier un navire sous-marin, il est établi un étalonnage des perturbations apportées effectivement par un navire sous-marin 7b connu et télécommandé. 14/07/2014-5:56 23 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 24 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Catalogue des perturbations - Les perturbations considérées seront les anomalies observées des lignes d'inflexion et des quadrillages d'inflexion, ainsi des angles des plans tangents successifs au niveau de ces lignes d'inflexion. Selon l'invention il est créé un catalogue mettant en relation les perturbations observées et les positions et mouvements du sous-marin 7b connu et télécommandé. Ces mesures portent sur les écarts entre les lignes d'inflexion, et leurs déformations, en fonction de l'objet sous-marin, et également sur les variations des angles des plans d'inflexion entre eux. Cet étalonnage, fait par un observateur bas, pourra être utilisé sans aucune modification par un observateur géostationnaire. Cet étalonnage élimine les imprécisions possibles dues aux modèles admis de la houle et des vagues, et permet de tirer le meilleur parti du matériel utilisé. L'étalonnage surmonte les défauts possibles des modèles théoriques de la houle et des vagues - La connaissance des relations entre les paramètres mesurables de la houle et l'environnement marin montre que, dans l'état de l'art actuel, ces relations avec la présence d'un objet sous-marin aléatoire sont complexes et incertaines. Selon l'invention, il est indispensable d'étalonner en vraie grandeur le dispositif de détection d'un objet sous-marin par la méthode des lignes d'inflexion et des plans d'inflexion, et éventuellement des lignes d'incidence brewstérienne, à l'aide d'un tel objet sous-marin réel dont les caractéristiques physiques, la profondeur d'immersion, et les mouvements, horizontaux ou verticaux, pourront être contrôlés et connus avec précision. La précision des mesures ne pouvant qu'augmenter, il sera indispensable de les tenir à jour. NEUVIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Caractérisation d'un objet sous-marin inconnu en fonction des perturbations connues et de leur catalogue. Selon l'invention, une anomalie, ou un ensemble d'anomalies observées, peut être mis en relation avec le catalogue des anomalies étalonnées à partir d'un objet connu et télécommandé. De cette manière il sera possible d'en tirer des informations concernant l'hypothétique objet sous-marin inconnu ayant produit les anomalies constatées. DIXIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Utilisation d'un filtre passe-bande « bleu céleste » de la diffusion Rayleigh La seconde source de lumière diurne toujours présente, en l'absence de couverture nuageuse, est la voûte céleste dont la lumière bleue résulte de la diffusion Rayleigh de la lumière solaire directe par les molécules d'oxygène et d'azote constituant l'essentiel de l'atmosphère, cette lumière bleue étant perçue du sol ou de l'espace. Selon l'invention, un filtre passe bande, qui peut être associé à une courbe de sensibilité spécifique de la matrice photoélectrique située au foyer du dispositif d'observation, permet une observation fonctionnelle de la houle en grande partie indépendante de la position du soleil et de son éclairage direct, qui peut être minimisé, si ce n'est éliminé. Cette lumière bleue trouve sa source dans la totalité de l'atmosphère elle-même, mais on peut supposer, avec une très bonne approximation, que cette source soit une demi-sphère située en altitude, au-dessus de l'observateur bas, mais au-dessous de l'observateur géostationnaire, observateur dont la vision pourra donc être parasitée par cette lumière bleue extérieure. Eclairage par la voûte céleste pour un observateur géostationnaire - L'éclairage par la voûte céleste étant isotrope, il y aura toujours un rayon lumineux issu de cette voûte, se réfléchissant sur un point d'une ligne d'inflexion, et parvenant à l'observateur géostationnaire. 14/07/2014-5:56 24 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 25 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Ceci apparaît clairement si l'on considère un rayon lumineux issu de l'observateur et se réfléchissant sur une ligne d'inflexion. Après réflexion, ce rayon ira nécessairement vers un point de la voûte céleste, quelque soit la forme réelle du plan d'inflexion considéré, par exemple une bande courbe très étroite liée à la courbure sphérique du champ de houle. Le moyen de calcul pourra donc toujours tracer un plan contenant ce rayon lumineux et l'observateur. Proportion du « bleu céleste » dans le spectre solaire et influence - Tout le « bleu céleste » du rayonnement solaire incident ne subit pas la diffusion de Rayleigh, et la partie restante peut donc atteindre le niveau de la mer, y être réfléchie, ou contribuer à son éclairement et être rétrodiffusée. Cette luminance de l'océan dans le « bleu céleste » a une importance dans des mesures différentielles faisant intervenir la lumière de la voûte céleste réfléchie par le dioptre et cette luminance de l'océan réfractée à travers ce dioptre. En effet, une partie de ce « bleu céleste » océanique est rétrodiffusée vers l'observateur à travers le dioptre océanique, et s'ajoute à celui observé par réflexion sur ce dioptre, mais peut en être séparée, selon l'invention, du fait de la différence de polarisation. Ce que voit le moyen d'observation en diffusion Rayleigh - Suivant l'invention, le moyen d'observation observe à travers un filtre passe-bande centré sur le bleu céleste de la diffusion Rayleigh. Il analyse ce qu'il voit en fonction de son pouvoir séparateur optique qui constitue son unité d'observation. Dans les circonstances propices à une réflexion sur une bande mobile d'inflexion, dans le cas du déplacement de la houle de la gauche vers la droite, le moyen d'observation voit d'abord dans un premier élément de pouvoir séparateur 10c un faisceau réfléchi sur une surface concave, donc dispersante, collectant un certain angle du rayonnement de la voûte céleste, puis dans l'élément de pouvoir séparateur 10c suivant un faisceau très étroit ne collectant qu'une bande parallèle étroite correspondant à la bande d'inflexion spéculaire, et enfin dans un troisième élément de pouvoir séparateur 10c un troisième faisceau réfléchi sur une surface convexe et donc dispersante. La ligne d'inflexion se trouvera donc définie très clairement par un élément de pouvoir séparateur d'une faible luminosité encadré par deux éléments de pouvoir séparateur de plus forte luminosité. Cette baisse de luminosité pouvant être constatée et enregistrée sur plusieurs éléments de pouvoir séparateur, avant et après la bande d'inflexion, peut conduire, après analyse mathématique, à une détermination de la position de la bande d'inflexion à l'intérieur même de l'élément de pouvoir séparateur 10c de l'instrument d'observation, et donc une amélioration sensible de la précision. Filtre passe-bande - Selon l'invention, un filtre passe bande du moyen d'observation ne laisse passer vers la matrice photoélectrique que la lumière bleue diffusée par l'oxygène et l'azote de l'atmosphère à partir de la lumière solaire. La détermination des lignes d'inflexion en éclairage solaire direct exige des conditions rigoureuses et particulières qui font que cette détermination ne peut être faite à tout instant de la journée, le soleil ayant un parcours particulier qui n'est que très rarement favorable, et seulement pour des durées très courtes. Par contre, l'éclairage de la voûte céleste offre en permanence des photons convenables, même s'ils sont beaucoup moins nombreux que les photons solaires directs, et qu'ils sont polarisés. Selon l'invention, pour utiliser cette lumière « bleu céleste » de la voûte céleste, il suffit de regarder la houle, et faire les mesures nécessaires à travers un filtre passe-bande « bleu céleste ». 14/07/2014-5:56 25 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 26 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion ONZIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Profil de sensibilité « bleu céleste » de l'élément photosensible de l'instrument d'observation Selon l'invention, pour améliorer les conditions d'observation spécifique « bleu céleste », il est donné à la matrice photoélectrique de l'instrument d'observation, un profil de sensibilité chromatique « bleu céleste ». De cette manière, la sélection opérée par le filtre passe-bande « bleu céleste » peut être améliorée. Les moyens informatiques et mathématiques du télescope ne traiteront alors que la lumière émise par la voûte céleste et réfléchie par le dioptre lb océan-atmosphère, et la lumière quasi équivalente rétrodiffusée par l'eau de l'océan . Pour un observateur à 15.000 mètres d'altitude, on peut envisager un pouvoir séparateur de l'ordre du cm, sans difficulté particulière au niveau de la correction chromatique de l'objectif. DOUZIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Synthèse d'ouverture géostationnaire - L'efficacité de la méthode de détection d'un objet sous-marin selon l'invention est liée en grande partie au pouvoir séparateur de l'instrument d'observation. En effet, c'est ce pouvoir séparateur qui fixera la précision avec laquelle la ligne d'inflexion sera située sur le dioptre, puisque cette ligne est une ligne virtuelle sans dimension correspondant à un phénomène physique précis dont la position peut être de l'ordre du pouvoir séparateur de l'instrument de vision, et c'est cette précision de positionnement qui permettra de détecter les anomalies dynamiques faibles mais significatives des lignes d'inflexion, du quadrillage d'inflexion, et de l'angle d'inflexion. Ce pouvoir séparateur peut être sans problème de l'ordre du centimètre pour un observateur en aéronef à 15.000 mètres, puisque c'est l'ordre de grandeur du pouvoir séparateur d'un instrument de métrologie utilisé dans ces conditions. Mais ce pouvoir séparateur de l'ordre du cm ne peut être obtenu pratiquement pour un observateur géostationnaire qu'avec une optique à synthèse d'ouverture (Antoine LABEYRIE). Optique à synthèse d'ouverture géostationnaire Selon l'invention, pour pouvoir obtenir un pouvoir séparateur de l'ordre du centimètre, un observateur géostationnaire devra configurer son moyen d'observation, par exemple un télescope à miroir membraneux selon VERNOIS, en une optique à synthèse d'ouverture (Antoine LABEYRIE). Comme on le voit à La Silla, une optique à synthèse d'ouverture peut être un ensemble de miroirs de même taille, réunis optiquement avec une grande précision, de manière à ce que les lois de la formation d'une image unique formée par plusieurs miroirs soient applicables. Dans ces conditions, ce n'est plus le diamètre individuel des miroirs qui détermine le pouvoir séparateur, mais le diamètre de l'ensemble formé par ces miroirs. Pouvoir séparateur et précision des mesures - Les lignes d'inflexion n'existent pas dans le champ d'observation comme des lignes matérielles qui seraient tracées sur la surface du dioptre, mais comme une anomalie autant temporelle que spatiale non liée au pouvoir séparateur, mais dont la perception dépendrait du pouvoir séparateur de l'instrument d'observation. Le traitement physico-mathématique du phénomène observé permet de situer cette anomalie dans l'espace et le temps de manière beaucoup plus précise qu'une simple ligne claire ou sombre sur une surface sombre ou claire qui dépendrait du pouvoir séparateur seulement. Ceci est particulièrement intéressant en orbite géostationnaire. TREIZIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Champ de la houle en plusieurs éléments diurnes Un observateur géostationnaire situé à environ 36.000 km aura un champ de vision assez important pour contenir un champ de houle de plusieurs milliers de km, par exemple 4.000 ou 5.000 km. 14/07/2014-5:56 26 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 27 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion Compte tenu de la vitesse du déplacement de la houle, de l'ordre de 15 m par seconde, cet observateur verra un champ de houle correspondant à plusieurs déplacements diurnes. Selon l'invention, cet observateur découpera ce champ de houle en ces éléments diurnes de manière à pouvoir les suivre individuellement pendant sa journée d'observation de 10 heures environ. Déplacement de la houle par iournée d'observation - On supposera la durée diurne d'observation de 10 heures. La période de la « houle ordinaire » prise comme exemple est de 10 secondes. Cela entraine un déplacement de la houle d'environ 3.600 longueurs d'onde, soit 3.600 x 150 m =- 540 km pour un observateur géostationnaire qui peut voir un champ très supérieur. QUATORZIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Analyseur rotatif - Le moyen d'observation possède un analyseur rotatif permettant de distinguer les différents plans de polarisation des photons parvenant à la matrice photoélectrique du moyen d'observation. Les photons issus de la diffusion de Rayleigh sont polarisés rectilignement dans un plan faisant un angle droit avec la direction solaire. On sait que si l'on vise une région du ciel bleu située à angle droit de la direction dans laquelle l'observateur voit le soleil, on constate que la lumière est polarisée rectilignement. Ces photons peuvent être divisés en deux groupes, les photons utiles constituant le faisceau réfléchi sur les lignes d'inflexion vers l'observateur, et les photons parasites constituant une lumière parasite créée sur le chemin optique de l'observateur. Selon l'invention, pour éliminer, dans la mesure du possible, les photons parasites, il existe un analyseur rotatif qui modulera ces photons polarisés et permettra de minimiser, si ce n'est supprimer, ces photons parasites. Cet écran polarisant rotatif permettra, par ailleurs, de privilégier le bleu céleste de la voûte céleste par rapport au bleu céleste résiduel de l'éclairage solaire direct. Cet analyseur rotatif pourra être du type à écran polaroïd ou à champ électrique tournant. QUINZIEME CARACTERISTIQUE REVENDIQUEE - Moyens informatiques et mathématiques de l'observateur Selon l'invention, l'observateur a à sa disposition des moyens informatiques du type analyse logique, bureautique et de dessin, et/ou des moyens mathématiques du type Nastran, Catia, Ideas, Scilab, Matlab, et autres, en particulier libres de droit. De cette manière, l'observateur pourra réaliser un modèle dynamique de la houle en trois dimensions à partir des images en deux dimensions apparaissant sur la matrice photoélectrique de l'instrument d'observation, ou d'instruments d'observation stéréoscopique couplés. Ce modèle pourra être uniquement destiné à un ou plusieurs aéronefs situés à 15.000 mètres et contenant le soleil, la houle, la voûte céleste et l'observateur, ou être un modèle plus élaboré destiné à un observateur géostationnaire, et prenant en compte les conditions particulières d'un tel observateur, en particulier la sphéricité de la houle, l'oblicité de sa vision, et le champ très étroit de cette vision éliminant les difficultés liées à une vision à champ très large. Création d'un modèle représentant l'observateur, le soleil, la voûte céleste, et la houle - Selon l'invention, des moyens de calcul informatiques et mathématiques 12 du moyen d'observation de l'observateur 11, ou associés, créent un modèle 13 en trois dimensions des ondulations cylindriques mobiles du dioptre lb vues par ce moyen d'observation de l'observateur 11, et apparaissant sur la matrice photoélectrique 10b de ce dit moyen d'observation en deux dimensions. A partir de la physique des vagues et de la houle, ce modèle 13 peut montrer simultanément, ou par figures séparées, des coupes verticales 13a des ondulations du dioptre lb et de leurs déplacements 14/07/2014-5:56 27 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /07/2014-5:56 28 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion réels, en tout point et pour toute orientation, et également l'observateur 11, la voûte céleste 5b, les photons océaniques 5c, et le soleil 5 lorsqu'il se trouve dans le plan de l'observateur 11. Ce modèle représentera également les lignes d'inflexion, le quadrillage d'inflexion et ses noeuds, et les angles des paires de plans d'inflexion successifs. La voûte céleste sera représentée, sur une coupe 13a du modèle 13, contenant l'observateur, et perpendiculaire aux ondulations de la houle, donc aux lignes d'inflexion, par un demi-cercle 5c centré par exemple sur une de ces lignes d'inflexion (figure 1). Cette figure 1 représente une coupe instantanée du dioptre et de la voûte céleste, la houle se déplaçant par exemple de la gauche vers la droite. La figure 1 représente une vue de la houle observée par l'observateur. Compte tenu des moyens informatiques et de calcul évoqués, il n'est pas, nécessaire de développer le détail des considérations conduisant aux modèles obtenus dans les très nombreux cas de figure pouvant être rencontrés, la présente invention n'appartenant pas au domaine informatique ou mathématique, et l'usage des moyens évoqués relevant de l'homme de l'art de ces domaines. Surface réelle sphérique de la houle prise en compte par le moyen de calcul - La surface moyenne d'une portion de l'océan est sphérique, et il existe donc toujours un angle entre les plans tangents à deux points distincts, même si pour de faibles distances cet angle est en général imperceptible et insignifiant. Toutes les données géométriques utiles sont utilisées par le moyen de calcul de l'observateur bas ou géostationnaire. Le moyen de calcul de l'observateur bas peut tracer pour chaque point des lignes d'inflexion un plan vertical contenant l'observateur, mais pour des raisons de besoin réel et d'économie de calculs, il ne tracera que les plans passant par les noeuds utiles du quadrillage d'inflexion vu plus haut. Le moyen de calcul de l'observateur géostationnaire verra les lignes d'inflexion comme des lignes courbes suivant la sphéricité réelle du champ de la houle. Lissage d'une ligne d'inflexion - Il peut exister des fluctuations aléatoires à la surface du dioptre. Ces fluctuations aléatoires entraineront des fluctuations aléatoires des lignes d'inflexion. Selon l'invention, les moyens informatiques et mathématiques de calcul de l'observateur prendront en compte ces fluctuations aléatoires, de manière à lisser les lignes d'inflexions en fonction d'observations sur une durée suffisante, et sur une largeur suffisante de part et d'autre de la ligne idéale. Amélioration du tracé par une analyse physico-mathématique - Ce qui précède montre qu'une analyse physico-mathématique des variations de la luminosité des faisceaux réfléchis et réfractés, lorsque l'on se rapproche du point d'inflexion, permet de fixer la ligne d'inflexion à l'intérieur d'un élément de pouvoir séparateur élémentaire, avec une amélioration certaine, puisque cette ligne est une ligne théorique résultant de données physiques intéressant beaucoup plus que la largeur d'une ligne, bien qu'elles soient matérialisées sur cette ligne dont la largeur physique peut être de l'ordre du cm. 14/07/2014-5:56 28 Détection navires sous-marins (TE20140712) Voûte céleste - Lignes d'inflexion /10/2015-13:19 29 Détection navire sous-marin (TE20150430) Réponse à Mr. PIERRET REVENDICATIONS1 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, caractérisé en ce que le paramètre principal utilisé pour caractériser la houle est la ligne d'inflexion matérialisant le passage d'un élément convexe de la houle à un élément concave, ou inversement. 2 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la position d'une ligne d'inflexion est déterminée par une séquence particulière de luminances. 3 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la houle est représentée symboliquement par l'ensemble des lignes d'inflexion. 4 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pour des raisons d'économie de mesures et de calculs les lignes d'inflexion sont représentées par un quadrillage d'inflexion dont les noeuds seront des éléments mesurés ou calculés des lignes d'inflexion. 5 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lors du déplacement de la houle et du quadrillage la matérialisant, la déformation locale et temporaire du quadrillage, traduisant en particulier l'écartement ou le rapprochement de deux lignes d'inflexion lors du passage de ce quadrillage à un point particulier de l'océan, est un signe de la présence d'un objet sous-marin à ce point ou dans son voisinage. 6 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de deux plans tangents au dioptre successifs, au niveau des lignes d'inflexion, est une caractéristique intrinsèque utile de la houle. 7 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lors du déplacement de la houle, la modification locale et temporaire de l'angle de deux plans tangents successifs au niveau des lignes d'inflexion à un point particulier de l'océan, est un signe de la présence d'un objet sous-marin à ce point ou dans son voisinage. 8 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que il est établi des relations empiriques entre les mouvements d'un objet sous- marin connu et télécommandé, et les anomalies observées d'un quadrillage d'inflexion et de l'angle d'un plan d'inflexion au voisinage de cet objet sous-marin, et qu'il en est établi un catalogue. 9 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le catalogue des anomalies permet de caractériser l'objet sous-marin inconnu créant des anomalies du quadrillage d'inflexion et de l'angle des plans d'inflexion. 21/10/2015-13:19 4 Détection navire sous-marin (TE20150430) Réponse à Mr. PIERRET/10/2015-13:19 30 Détection navire sous-marin (TE20150430) Réponse à Mr. PIERRET 10 - Dispositif de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'observation est faite à travers un filtre passe-bande sélectionnant le « bleu céleste » de la diffusion de Rayleigh. 11 - Dispositif de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice photoélectrique de l'instrument d'observation, sur laquelle se forme l'image de la houle, possède un profil de sensibilité privilégiant le « bleu céleste » de la diffusion de Rayleigh. 12 - Dispositif de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'observation utilisé par l'observateur géostationnaire utilise une optique à synthèse d'ouverture. 13 - Procédé de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'observateur géostationnaire découpe le champ vu de la houle en plusieurs éléments correspondant chacun à un déplacement diurne de la houle. 14 - Dispositif de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que un analyseur rotatif permet la modulation des faisceaux lumineux polarisés parvenant à la matrice photoélectrique du moyen d'observation. 15 - Dispositif de détection d'objets sous-marins à partir des modifications apportées par ceux-ci à certains paramètres de la houle, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'observateur possède des moyens informatiques et mathématiques lui permettant de constituer des modèles dynamiques en trois dimensions prenant en compte le soleil, la houle et son déplacement, l'océan, la voûte céleste et lui-même. 21/10/2015-13:19 5 Détection navire sous-marin (TE20150430) Réponse à Mr. PIERRET