Brevet FR3137974A1 — publié le 20240119

Système électronique qui analyse et détermine les interférences crées par les interactions dans le milieu ambiant (air) par une source électromagnétique mère avec une source acoustique intruse et parasite permettant de localiser les Objets Volants à Faible Altitude et Faible Vitesse. Détection des Objets Volants à faible Vitesse et faible Altitude I - Préambule Le développement et utilisation des Objets Volants à basse altitude et à faible vitesse, difficiles à détecter par les radars montrent leur importance tant sur l’utilisation sur le plan commercial, sur le plan de la protection des installations industrielles (centrales nucléaires), sur le plan de la stratégie militaire et donc nécessite de mettre en place des moyens de détection et donc de la prévention associée. Résumé Ce brevet est basé sur le principe d’interférence : onde électromagnétique / onde acoustique et il n’y a pas d’autres alternatives ; en effet l’interférence de 2 ondes électromagnétiques est théoriquement et pratiquement impossible, la seule façon d’atténuer ses effets est l’utilisation de filtres pour éliminer le parasitage mais il ne permet pas de garantir la qualité intrinsèque de l’onde émise en particulier dans le cas de la transmission de données sensibles à des appareils télécommandés qui doivent réagir de façon précise et exacte à ces données. II - Principe de la méthode Développer un système électronique qui analyse et détermine les interférences crées par l’interaction dans le milieu ambiant (air) d’une source électromagnétique mère avec une source acoustique intruse et parasite. La mesure et l’analyse des interférences créées par l’interaction entre la source mère EOM et l’onde acoustique générée par l’objet volant ou fixe permettent d’identifier la source acoustique intruse et parasite en continu et sa position, vitesse, fréquence, longueur d’onde, amplitude. Les applications sont nombreuses : protection des sites industriels (centrales nucléaires et installations critiques), régulation et surveillance des drones civils, stratégie militaire…). Fig. 1 montre une onde acoustique qui se propage suivant et une OEM qui se propage selon la direction . Fig. 2a montre une antenne 1 émettrice de OEM (mère). Fig. 2b montre une antenne 2 réceptrice de OEM (mère). Fig. 3 montre une antenne réceptrice et une onde acoustique intruse. III - Description de la Méthodologie (1) Modulation photo-acoustique (a) Le son est une vibration mécanique de l’air, générée par la variation de pression qui se propage dans l’air sous la forme d’ondes longitudinales qui sont créées par des déformations élastiques du fluide (air). Les déformations créent une modification de l’indice de réfraction de l’air et de la permittivité électrique. (b) L’intensité du son en 1 point est la quantité d’énergie qui passe à travers une unité d’aire normale à la direction de la propagation et est proportionnelle au carré de la fréquence et au carré de la fluctuation de l’amplitude de pression. (c) Les ondes acoustiques se diffractent comme les OEM. (d) Les ondes acoustiques se propagent selon la direction avec un vecteur d’onde et crée une modulation de la densité moléculaire de l’air (1) et donc une modulation de la permittivité électrique (2) Avec (3) ; (4) ; (5) ; (6). (2) Propagation de OEM (onde électromagnétique mère) (a) On considère la propagation d’une OEM de vecteur d’onde (7). L’équation de la vibration OEM est (8). (b) Cette onde se propage dans l’air, balaye la zone de propagation de l’onde acoustique et va être soumise à une modification de la permittivité et de l’indice de réfraction du milieu. est la fréquence de OEM dans (8). (c) Ceci est équivalent à la création d’une phase dans l’équation de propagation de OEM (eq 8) et l’onde résultante est (9) avec un angle de diffraction par rapport à la direction initiale de l’onde. Figure 1 : L’onde acoustique se propage suivant et OEM se propage selon la direction . (3) Détermination des paramètres d’interférence On définit le coefficient de réflexion de OEM : (10). Les polarisations de OEM 11a) Polarisation perpendiculaire au plan d’incidence : (11a). 11b) Polarisation parallèle au plan d’incidence : (11b). Les équations (10) et (11) donnent pour le coefficient de réflexion (équation 10) : (12), avec (13a) et (13b). La réflexion est maximale dans la direction donnée par (14), = longueur d’onde de l’OEM, = longueur d’onde de l’acoustique. Vitesse de l’OEM : 300 000 km/s Vitesse de l’onde acoustique : 330 m/s. IV - Méthodologie des Essais à faire (1) Caractérisation de OEM émise et OEM reçue : Antenne 1 émettrice de OEM (mère). : Antenne 2 réceptrice de OEM (mère). On choisit une gamme de fréquence OEM (Radio FM, GPS, Radar,…) de 10 6 à 10 12 Hz en la caractérisant par ses paramètres : fréquence, amplitude, … On analyse le signal reçu par l’antenne réceptrice (2) et on compare les caractéristiques de OEM émise et OEM reçue. On relève les paramètres atmosphériques (température, humidité, pression de l’air…) susceptibles de modifier l’indice de réfraction de l’air et la vitesse du son dans l’air. Dans le cas où la comparaison entre les données émettrices et réceptrices sont différentes et si on ne peut pas identifier la (les) source(s) extérieure(s) susceptible(s) de créer un parasitage et si nécessaire on équipe le système récepteur de filtres. Ces mesures doivent être faites sur des fréquences qui couvrent la plage 10 6 à 10 12 Hz et être enregistrées dans une base de données. (2) Caractérisation des ondes acoustiques Caractériser et mesurer l’influence de l’absorption atmosphérique sur les paramètres de l’onde acoustique : indice de réfraction, permittivité électrique, amplitude, et fluctuation de l’amplitude avec un relevé de températures, de l’humidité de l’air, pression atmosphérique, altitude, relief… Mesurer et caractériser l’influence de la réflexion de l’onde par le sol (nature du terrain, végétation, relief, …) sur les paramètres de l’onde acoustique. Enregistrement dans une base de données. (3) Caractérisation de l’interférence OEM/onde acoustique A partir de l’analyse du spectre d’interférence qui apparait dans l’analyse du spectre d’onde relevé sur l’antenne (2) réceptrice et de l’ensemble des paramètres listés et des formules de calcul établies dans l’étude précédente, on caractérise l’onde acoustique par ses caractéristiques (amplitude, longueur d’onde, vitesse, localisation). (4) Création d’un logiciel Création d’un logiciel qui à partir des mesures précédentes (IV §1, §2, §3) et des bases de données enregistrées, va automatiquement analyser et caractériser le signal acoustique. : Antenne réceptrice et onde acoustique intruse. Procédé comprenant : Utilisation d’une onde sonore de fréquence générée par un objet volant à faible altitude et faible vitesse qui se propage dans une direction [Ox) avec un vecteur d’onde Q pour modifier la modulation de la densité moléculaire de l’air du milieu traversé. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la densité moléculaire de l’air du milieu traversé est modulée selon l’équation : . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la modulation de la densité moléculaire de l’air induit la permittivité du milieu traversé selon la loi de Lorentz-Lorentz et entraine une modification de l’indice de réfraction de l’air. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’indice de réfraction de l’air est modifié selon l’équation de modulation de la permittivité électrique suivante : , avec , , et . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant : générer une onde électromagnétique (OEM) qui balaie la zone crée par l’onde sonore, dans lequel la modification de l’indice de réfraction de l’air génère une modification de la fonction d’onde de l’OEM en générant une modification de la phase de l’OEM, et dans lequel l’OEM se propage avec un angle par rapport à la direction initiale. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’équation de propagation de l’OEM est , dans lequel est la fréquence de l’OEM, et dans lequel une phase est créée dans l’équation de propagation de l’OEM, l’onde résultante étant avec un angle de diffraction par rapport à la direction initiale de l’onde. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre : utiliser l’interférence d’une onde optique avec l’OEM pour détecter un objet volant. Procédé comprenant : utiliser l’interférence d’une onde optique avec une OEM pour détecter un objet volant. Système de détection d’objet, configuré pour utiliser l’une au moins parmi : (1) une onde électromagnétique (OEM) de type laser ou radar pour la détection d’un objet volant de type avion, et (2) une source acoustique pour la détection d’un objet de type sous-marin, comprenant un capteur récepteur configuré pour recevoir un signal, dans lequel le système est en outre configuré pour déterminer au moins un paramètre d’interférence comprenant un coefficient de réflexion de l’OEM , de polarisation perpendiculaire au plan d’incidence : et de polarisation parallèle au plan d’incidence : , le coefficient de réflexion étant déterminé selon l’équation : , et , dans lequel le système est en outre configuré pour caractériser les résultats de l’interférence et déterminer les caractéristiques de l’objet. Système selon la revendication 9, configuré pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.