FR 3066026 A1 20181109 FR 1700482 A 20170504 1 PROCEDE ET SYSTEME DE LOCALISATION DISTRIBUE PhD0A, PwD0A, DE SOURCES EMETTRICES L'invention concerne un procÃ©dÃ© et un systÃ¨me pour dÃ©tecter une 5 ou plusieurs Ã©missions Ã©lectromagnÃ©tiques Ã©mises dans une zone donnÃ©e en utilisant une architecture distribuÃ©e de capteurs comportant au moins deux antennes. Dans la suite, on appellera Â« capteur Â» tout systÃ¨me capable de numÃ©riser un signal Ã©lectromagnÃ©tique, dotÃ© d'un processeur permettant de 10 traiter le signal numÃ©risÃ©, et d'un systÃ¨me d'Ã©mission numÃ©rique. Un capteur peut, par exemple, Ãªtre un poste radio logiciel. L'invention est notamment utilisÃ©e dans le domaine de la radio surveillance. La localisation de sources Ã©lectromagnÃ©tiques est un problÃ¨me important dans le domaine de la surveillance d'Ã©missions autorisÃ©es ou non 15 dans un espace donnÃ©. Pour dÃ©tecter des Ã©missions Ã©lectromagnÃ©tiques, il est connu dans l'art antÃ©rieur d'utiliser le principe de dÃ©tection aveugle qui peut Ãªtre rÃ©alisÃ© via plusieurs techniques. Ainsi, il est possible pour localiser une ou plusieurs sources 20 Ã©mettrices d'estimer la diffÃ©rence de temps d'arrivÃ©e ou TDOA, et la localisation hyperbolique selon une mÃ©thode dÃ©crite dans le brevet US2005/0073459. La technique de localisation mettant en oeuvre le TDOA prÃ©sente toutefois comme principal inconvÃ©nient de nÃ©cessiter, sur les Ã©missions de radiocommunications, de transmettre le signal numÃ©risÃ© de 25 chaque Ã©mission perÃ§ue vers l'organe rÃ©alisant les intercorrÃ©lations entre les signaux des diffÃ©rents capteurs pour estimer la diffÃ©rence de temps d'arrivÃ©e, puis la position de l'Ã©metteur. Les performances de localisation sont fonction du produit facteur de bandextemps de signal (i.e., du nombre d'Ã©chantillons), ce qui impose pour avoir de bonnes performances d'Ã©changer un nombre 30 important d'Ã©chantillons et par consÃ©quent d'avoir un dÃ©bit de communication 3066026 2 des capteurs important. La limitation des dÃ©bits ne permet pas de localiser systÃ©matiquement toutes les Ã©missions. Une autre technique consiste Ã estimer l'angle d'arrivÃ©e des Ã©missions (AOA ou Angle of Arrivai) et la triangulation MAOA (Multiple AOA) par capteur dÃ©filant ou avec plusieurs capteurs. Un exemple est donnÃ© dans la publication de Don J.Torrieri, intitulÃ©e Â« Statistical Theory of Passive Location Systems Â», IEEE 1984. Les techniques de localisation MAOA mettent en oeuvre des rÃ©seaux d'antennes non ambigus et disposent de rÃ©seaux antennaires complexes Ã plus de deux antennes. Ces rÃ©seaux peuvent s'avÃ©rer difficiles Ã intÃ©grer sur un porteur, particuliÃ¨rement pour les frÃ©quences basses qui imposent des rÃ©seaux de taille importante compte-tenu des longueurs d'onde et de la prÃ©cision angulaire requis. Les techniques de localisation MAOA mettant en oeuvre la goniomÃ©trie PhDOA permettent de lever les ambigÃ¼itÃ©s de localisation en exploitant les mesures rÃ©alisÃ©es par le capteur durant la trajectoire du porteur. Cette technique de localisation multivoie entraÃ®ne des estimations de directions d'arrivÃ©e ambigÃ¼es dont les ambigÃ¼itÃ©s ne peuvent Ãªtre rÃ©solues si le capteur est fixe ou si les durÃ©es des Ã©missions observÃ©es sont trop courtes au regard du temps nÃ©cessaire au dÃ©placement du capteur pour lever les ambigÃ¼itÃ©s. Le brevet US8248210 dÃ©crit l'utilisation de deux antennes et le calcul de la phase diffÃ©rentielle pour estimer des angles d'arrivÃ©e, avec ambigÃ¼itÃ©s, de plusieurs Ã©tiquettes d'identification RFID (Radio Frequency IDentification) afin de les distinguer spatialement. La distinction spatiale de ces Ã©tiquettes se fait par le calcul des diffÃ©rences de phases liÃ©es Ã chacune des Ã©tiquettes RFID (technique SP-PDOA). Le brevet USH2224H1 utilise le calcul de la phase diffÃ©rentielle PhDOA ou Â« Phase Difference Of Arrival Â» du TDOA et de la frÃ©quence 30 diffÃ©rentielle FDOA entre deux rÃ©cepteurs monovoies pour localiser l'Ã©metteur. 3066026 3 Une autre maniÃ¨re consiste Ã estimer la puissance d'arrivÃ©e diffÃ©rentielle ou PwD0A ou en anglo-saxon Â« Power Difference Of Arrivai Â». Cette technique de localisation prÃ©sente toutefois l'inconvÃ©nient d'avoir des performances de localisation liÃ©es aux modÃ¨les de propagation. Le canal de 5 propagation ne pouvant Ãªtre estimÃ© dans un systÃ¨me de localisation aveugle, les performances de localisation sont incertaines et souvent inacceptables particuliÃ¨rement en milieu urbain ou en milieu humide. Par exemple, le brevet US9316719 utilise une technique PwD0A pour estimer la position d'un Ã©metteur Ã l'aide d'un capteur mobile et des 10 mesures de la diffÃ©rence de puissance d'arrivÃ©e. Les diffÃ©rentes techniques de l'art antÃ©rieur ne permettent pas de rÃ©soudre notamment et simultanÃ©ment les problÃ¨mes suivants : - Les durÃ©es d'Ã©mission des Ã©metteurs Ã localiser courtes (TDOA, PhDOA avec MAOA par dÃ©filement et AOA non ambigÃ¼e, MAOA 15 par dÃ©filement), - Une localisation systÃ©matique de l'ensemble des communications interceptÃ©es par des capteurs Ã rÃ©ception instantanÃ©e large-bande (TDOA), - Les rÃ©seaux d'antennes de radiomÃ©trie complexe et difficile Ã 20 intÃ©grer (AOA), - Les Ã©metteurs Ã localiser de position fixe et les capteurs de position fixe (FDOA), - Le fonctionnement de la localisation en aveugle avec de bonnes performances (estimation du canal de propagation pour le 25 PwD0A ou commande pour forcer les Ã©metteurs Ã Ã©mettre), - L'utilisation des mÃªmes moyens de rÃ©ception radio logiciel (SDR ou Â« Software Defined Radio Â») pour observer les Ã©missions Ã localiser et recevoir les informations des autres capteurs concourant Ã la localisation, - La sÃ©paration des situations d'Ã©missions co-canal (multitrajet ou plusieurs sources dans le mÃªme canal) des situations mono- 3066026 4 signal (PwD0A, PhDOA et TDOA). Dans la suite de la description, la lettre Pi dÃ©signe une valeur de puissance et une valeur estimÃ©e. L'invention concerne un procÃ©dÃ© pour localiser au moins une 5 source Ã©lectromagnÃ©tique S au sein d'un rÃ©seau de communication comprenant au moins deux capteurs, R1, R2, chaque capteur comprenant un rÃ©seau d'antennes comprenant au moins deux antennes de rÃ©ception A1, A2, caractÃ©risÃ© en ce qu'il comporte au moins les Ã©tapes suivantes : - Pour chaque capteur R1, R2, 10 - Estimer les puissances P1 et P2, du signal reÃ§u Sr provenant d'une source S et reÃ§ue au niveau des capteurs R1, R2, - Pour le signal Sr arrivant sur chacune des deux antennes de rÃ©ception mesurer la diffÃ©rence de phase Acp, Ã partir de la valeur de la diffÃ©rence de phase Ag) et d'informations sur la position et l'orientation 15 du rÃ©seau d'antennes A1, A2, dÃ©terminer un ensemble de directions d'arrivÃ©e potentielles DOA, pour une source donnÃ©e S, puis - Fusionner les valeurs de puissance Fi, Ti; reÃ§ues au niveau des capteurs R1 et R2, les valeurs de direction potentielles d'arrivÃ©e DOA, les coordonnÃ©es gÃ©ographiques des rÃ©seaux d'antennes des capteurs R1 et 20 R2, afin de calculer les coordonnÃ©es de la source d'Ã©mission en exÃ©cutant les Ã©tapes suivantes : - A partir des valeurs de puissance estimÃ©es 15,., P2 par les deux capteurs R1, R2, dÃ©finir une zone de localisation Ã©lÃ©mentaire Ze puis une zone de localisation potentielle Zs pour une source d'Ã©mission S, 25 - A partir des coordonnÃ©es gÃ©ographiques des capteurs et des directions possibles d'arrivÃ©e, calculer les demi-droites de visÃ©es possibles et leurs points d'intersection P(Dk), - Conserver uniquement les points d'intersection P(Dk) des demi-droites de visÃ©es qui appartiennent Ã la zone de localisation 30 potentielle 4, 3066026 5 - SÃ©lectionner les points d'intersection P(Dk), pour lesquels la densitÃ© gÃ©ographique est la plus Ã©levÃ©e et dÃ©terminer les coordonnÃ©es de la source d'Ã©mission Ã partir de ces points d'intersections. L'Ã©tape de fusion des donnÃ©es, valeurs de puissances estimÃ©es, 5 directions d'arrivÃ©e DOA, coordonnÃ©es des rÃ©seaux d'antennes est exÃ©cutÃ©e au niveau du processeur de chaque capteur du rÃ©seau de communication. Selon une autre variante de rÃ©alisation, l'Ã©tape de fusion des donnÃ©es est exÃ©cutÃ©e au niveau d'un dispositif de traitement centralisÃ© communiquant avec les capteurs prÃ©sents dans le rÃ©seau de communication. 10 Le procÃ©dÃ© peut comporter une Ã©tape d'auto-calibration du rÃ©seau d'antennes de chaque capteur en utilisant la position connue des autres capteurs, alors utilisÃ©s en mode Ã©mission. Le procÃ©dÃ© comporte, par exemple, une Ã©tape de segmentation en temps et en frÃ©quence du signal reÃ§u sur les antennes et une Ã©tape de 15 dÃ©tection du nombre de sources prÃ©sentes en calculant la matrice de covariance du signal sur chaque case temps-frÃ©quence et en comparant les deux valeurs propres de la matrice de covariance au niveau de bruit. Le modÃ¨le de propagation est utilisÃ© pour dÃ©terminer une zone de localisation Ã©lÃ©mentaire de la source Ã partir des valeurs de puissance 20 estimÃ©es est un modÃ¨le de propagation en Â« espace libre Â». Les pÃ©riodes de mesures sur le signal reÃ§u (dÃ©tection, estimations diverses connues sous le terme anglo-saxon sensing) des capteurs utilisent la mÃ©thode d'accÃ¨s TDMA et on utilise un slot spÃ©cifique TSTL pour exÃ©cuter les Ã©tapes du procÃ©dÃ© selon l'invention. 25 L'invention concerne aussi un systÃ¨me de localisation d'au moins une source d'Ã©mission dans un rÃ©seau de communication comprenant au moins deux capteurs R1, R2 communiquant entre eux au moyen d'une liaison radio, chaque capteur comprenant un rÃ©seau d'antennes comprenant au moins deux antennes de rÃ©ception A1, A2, un capteur comprenant un 30 processeur adaptÃ© Ã traiter les signaux reÃ§us afin de dÃ©terminer les valeurs de puissance de signal reÃ§u sur les antennes, les directions d'arrivÃ©es 3066026 6 potentielles et la valeur de dÃ©phasage du signal reÃ§u sur les deux antennes, le systÃ¨me de localisation comprenant un processeur adaptÃ© Ã exÃ©cuter les Ã©tapes suivantes : - Fusionner les valeurs de puissances reÃ§ues estimÃ©es au niveau des 5 capteurs, les valeurs de direction d'arrivÃ©e potentielle, les coordonnÃ©es du rÃ©seau d'antennes, afin de calculer les coordonnÃ©es de la source d'Ã©mission en exÃ©cutant les Ã©tapes suivantes : - A partir des valeurs de puissance estimÃ©es par les capteurs pris deux Ã deux, dÃ©finir des zones de localisation Ã©lÃ©mentaires puis une zone 10 de localisation potentielle Z, pour une source, - A partir des coordonnÃ©es gÃ©ographiques des capteurs et des directions possibles d'arrivÃ©e, calculer les demi-droites de visÃ©es possibles et leurs points d'intersection P(Dk), - Conserver uniquement les points d'intersection P(Dk) des demi- 15 droites de visÃ©es qui appartiennent Ã la zone de localisation potentielle Zs, - SÃ©lectionner les points d'intersection pour lesquels la densitÃ© gÃ©ographique est la plus Ã©levÃ©e, et dÃ©terminer les coordonnÃ©es de la source d'Ã©mission Ã partir de ces points. 20 L'invention est appliquÃ©e pour un procÃ©dÃ© et un systÃ¨me mettant en oeuvre des postes radios logiciels. D'autres caractÃ©ristiques et avantages de la prÃ©sente invention apparaÃ®tront mieux Ã la lecture de la description d'exemples de rÃ©alisation annexÃ©e des figures qui reprÃ©sentent : 25 - Figure 1, un exemple de systÃ¨me selon l'invention, - Figure 2 et figure 3, un exemple des Ã©tapes mises en oeuvre par le procÃ©dÃ© selon l'invention, - Figure 4, une reprÃ©sentation de l'arrivÃ©e d'un front d'onde sur deux antennes, 30 - Figure 5 et figure 6, deux reprÃ©sentations de la dÃ©finition d'une zone possible de localisation, 3066026 7 - Figure 7, la reprÃ©sentation histogrammique en 3 dimensions du nombre d'occurrences d'intersections des droites de visÃ©es en fonction de leurs abscisses et ordonnÃ©es. - Figure 8, un exemple d'application dans le cas d'une communication 5 utilisant la forme d'onde Ã accÃ¨s TDMA. Afin de bien faire comprendre l'objet de l'invention, un exemple est donnÃ© pour un rÃ©seau de communication comprenant deux capteurs R1, R2, communiquant grÃ¢ce Ã des liens radiofrÃ©quences. Chaque capteur Rk, R1, R2, comprend au moins deux antennes A1 10 et A2, reliÃ©es chacune Ã une voie de rÃ©ception, comprenant un systÃ¨me d'acquisition. Ces deux voies d'acquisition 10, 11 doivent Ãªtre synchrones. Les Ã©chantillons acquis (correspondant notamment au signal Ã©mis par la source Ã localiser) sont envoyÃ©s Ã un module de traitement 12, tel qu'un processeur. Chaque capteur comprend Ã©galement un systÃ¨me de 15 gÃ©olocalisation 14 donnant sa position gÃ©ographique et son orientation ainsi qu'un module de communication sans fil 15 qui permet aux capteurs Rk prÃ©sents dans le rÃ©seau de communication de s'Ã©changer des donnÃ©es. Sans sortir du cadre de l'invention, le systÃ¨me pourrait comprendre un module de traitement centralisÃ© dÃ©portÃ© qui n'est pas un 20 capteur intervenant dans le systÃ¨me de communication. Dans l'exemple, chaque capteur comporte deux antennes, mais pourrait comprendre un nombre M d'antennes supÃ©rieur Ã deux. Le traitement des donnÃ©es explicitÃ© ci-aprÃ¨s sera alors effectuÃ©, par exemple, en considÃ©rant les antennes deux par deux. 25 La figure 2 et la figure 3 dÃ©taillent les Ã©tapes mises en oeuvre par l'invention. Les Ã©tapes dÃ©crites Ã la figure 2 sont rÃ©alisÃ©es au niveau de chaque capteur. Dans l'exemple qui va Ãªtre dÃ©crit Ã la figure 3, les Ã©tapes explicitÃ©es sont rÃ©alisÃ©es par chaque capteur, mais pourraient, sans sortir du cadre de l'invention, Ãªtre exÃ©cutÃ©es par un dispositif de traitement sÃ©parÃ© 30 des N capteurs du systÃ¨me, qui recevra les diffÃ©rentes mesures effectuÃ©es par chacun des capteurs. 3066026 8 Au niveau de la figure 2, chaque capteur R1, R2 reÃ§oit les signaux de la bande instantanÃ©e Ã Ã©couter et Ã©chantillonne la bande sur ses deux voies de rÃ©ception 10, 11 (figure 1), synchrones, 201. L'Ã©tape d'Ã©chantillonnage est rÃ©alisÃ©e par chaque capteur, selon un principe connu 5 de l'homme du mÃ©tier. Le signal reÃ§u Sr, correspondant aux deux signaux reÃ§us Sri, Sr2 sur chaque antenne A1, A2, est segmentÃ© en temps et en frÃ©quence par exemple Ã l'aide d'un banc de filtres polyphasÃ©s, 202. Pour chaque case temps-frÃ©quence, 203, le processeur du capteur effectue un dÃ©nombrement du nombre de sources co-canal 10 comprises dans le signal reÃ§u Sr. A partir des deux voies de rÃ©ception, le processeur va dÃ©terminer le nombre de sources Ã©ventuellement prÃ©sentes dans le signal, zÃ©ro source, une source ou plus d'une source. S'il y a zÃ©ro source ou plus d'une source, 204, le traitement de la case temps-frÃ©quence s'arrÃªte lÃ , et le procÃ©dÃ© continue de traiter les cases 15 temps-frÃ©quence suivantes, 205. Si une seule source S a Ã©tÃ© dÃ©tectÃ©e, 206, le processeur du capteur va exÃ©cuter les Ã©tapes suivantes : - Il estime la puissance reÃ§ue P(S) de la source S, 207, - Il estime la phase diffÃ©rentielle cp du signal Sr entre les deux voies de 20 rÃ©ception du capteur (entre les deux antennes) et selon une technique connue sous l'abrÃ©viation PhDOA (Â« Phase Difference Of Arrivai Â»), 208, - A partir de la phase diffÃ©rentielle cp estimÃ©e Ã l'Ã©tape prÃ©cÃ©dente et des informations sur la position et l'orientation du rÃ©seau d'antennes, 25 le processeur estime les directions d'arrivÃ©e potentielles (DOA ou Â« Direction Of Arrivai Â»), 209. Parmi ces directions d'arrivÃ©e, il y a la direction d'arrivÃ©e DOA correspondant Ã la source S Ã localiser et une ou plusieurs ambiguÃ¯tÃ©s, 210. Le nombre d'ambiguÃ¯tÃ©s est d'autant plus Ã©levÃ© que la valeur du rapport dp. est Ã©levÃ©, avec d correspond Ã 30 la distance entre les deux antennes de rÃ©ception et correspond Ã la longueur d'onde du signal traitÃ©, 3066026 9 - Le capteur va ensuite transmettre, 300, les donnÃ©es suivantes aux autres capteurs : - l'estimation de la puissance qu'il a reÃ§ue, - les estimations des directions d'arrivÃ©e potentielles, DOA, 5 - ses coordonnÃ©es de localisation (longitude, latitude) et l'orientation de son rÃ©seau d'antennes, donnÃ©es qui sont connues par exemple grÃ¢ce Ã une centrale de navigation 211, - Ces donnÃ©es (puissances, directions d'arrivÃ©e, coordonnÃ©es et orientation du rÃ©seau d'antennes) sont fusionnÃ©es par le processeur 10 du capteur avec les donnÃ©es calculÃ©es au niveau des autres capteurs prÃ©sents dans le systÃ¨me, dans l'exemple donnÃ©, un deuxiÃ¨me capteur et ainsi permettre le calcul des localisations du ou des Ã©metteurs radioÃ©lectriques selon les Ã©tapes dÃ©crites Ã la figure 3. La transmission de ces donnÃ©es se fait grÃ¢ce au module de communication 15 sans fil de chaque capteur. Dans l'exemple, les Ã©tapes de la figure 3 sont exÃ©cutÃ©es au niveau de chacun des deux capteurs. Sans sortir du cadre de l'invention, ces Ã©tapes pourraient Ãªtre exÃ©cutÃ©es au niveau d'un dispositif (externe aux capteurs) qui aurait pour fonction de centraliser le traitement des donnÃ©es. 20 Le capteur R1 rÃ©cupÃ¨re les donnÃ©es associÃ©es au deuxiÃ¨me capteur R2 (la valeur de la puissance reÃ§ue estimÃ©e P2 et les directions d'arrivÃ©e mesurÃ©es DOA, 301 qui ont Ã©tÃ© obtenues en exÃ©cutant les Ã©tapes dÃ©crites pour le capteur R2). RÃ©ciproquement, le capteur R2 rÃ©cupÃ¨re les donnÃ©es associÃ©es au capteur R1. 25 A partir de la premiÃ¨re valeur de puissance P1 estimÃ©e /5 par le premier capteur R1 et de la deuxiÃ¨me valeur de puissance P2 estimÃ©e /-52- par le deuxiÃ¨me capteur R2, le processeur dÃ©termine une zone Ã©lÃ©mentaire Ze de localisation puis en dÃ©duit une zone de localisation potentielle Ze de la source d'Ã©mission S (Ze est l'intersection de toutes les zones Ã©lÃ©mentaires Ze 30 dÃ©terminÃ© en prenant tous les couples de capteurs possibles. Dans le cas, 3066026 10 de l'exemple, oÃ¹ il n'y a que deux capteurs Zs=Ze). Le processeur calcule les intersections de demi-droites de visÃ©es, 303, Ã partir des valeurs de direction d'arrivÃ©e possible et de la latitude et longitude du rÃ©seau antennaire des capteurs R1 et R2. 5 L'Ã©tape suivante consiste Ã supprimer les intersections des demi- droites qui ne se trouvent pas dans la zone de localisation Zs, 304, afin de supprimer une partie des points d'intersection P(Dk) correspondant Ã des droites de visÃ©es ambigÃ¼es. Puis, le processeur 12 va dÃ©terminer le nuage de points le plus 10 dense, 305 et calculer, par exemple, le barycentre des intersections sur le nuage retenu, 306. Ce barycentre correspond Ã une estimation de la localisation de la source Ã©mettrice, 307. Ces Ã©tapes sont exÃ©cutÃ©es au niveau de chaque capteur du systÃ¨me de communication, afin que chaque capteur puisse localiser la 15 source Ã©mettrice S. Les Ã©tapes qui viennent d'Ãªtre dÃ©crites peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, Ãªtre rÃ©alisÃ©es au niveau d'un dispositif centralisÃ© (externe aux capteurs) qui reÃ§oit les donnÃ©es prÃ©citÃ©es de chacun des capteurs, et qui les traitent de maniÃ¨re similaire afin de localiser la ou les 20 sources Ã©lectromagnÃ©tiques. La diffusion des mesures et des rÃ©sultats de mesure peut Ãªtre rÃ©alisÃ©e en multicast afin de distribuer les donnÃ©es Ã l'ensemble des capteurs prÃ©sents dans le systÃ¨me et permettre Ã chacun de rÃ©aliser une estimation de la position d'une ou de plusieurs sources Ã©lectromagnÃ©tiques 25 localement. Dans le cas oÃ¹ les mesures effectuÃ©es lors de la premiÃ¨re phase de traitement sont transmises Ã un dispositif de traitement centralisÃ©, c'est ce dernier qui estimera la position de la source ou des sources Ã©lectromagnÃ©tiques prÃ©sentes dans une zone. 30 Afin de dÃ©terminer si le signal reÃ§u sur un capteur et traitÃ© par ce dernier correspond Ã une source d'Ã©mission unique, le processeur de ce 3066026 11 capteur calcule, par exemple la matrice de covariance du signal reÃ§ue Rxx (matrice 2x2) sur chaque case temps-frÃ©quence obtenue Ã l'issue de l'Ã©tape de segmentation temps-frÃ©quence. Les deux valeurs propres de Rxx sont ensuite calculÃ©es et comparÃ©es au niveau de bruit pour en dÃ©duire si 5 l'on a zÃ©ro, une ou plus d'une source. Le niveau de bruit est estimÃ© Ã l'aide de statistiques sur les valeurs propres de l'ensemble des canaux de la bande instantanÃ©e traitÃ©e, selon un principe connu de l'homme du mÃ©tier. Puis, le processeur dÃ©duit les valeurs propres de la matrice Rxx en utilisant des mÃ©thodes connues de l'homme du mÃ©tier. 10 La phase diffÃ©rentielle entre les deux voies ou antennes se dÃ©duit directement du vecteur propre associÃ© Ã la valeur propre correspondant au signal (la valeur propre qui se dÃ©tache du niveau de bruit). En prenant les conventions de la figure 4, la diffÃ©rence de phase 2nd entre les deux antennes d'un capteur vaut Acp = -r- . sin (9). On peut alors 15 en dÃ©duire les directions d'arrivÃ©e possibles ou DOA. En effet, deux signaux provenant de deux directions 191 et 02 donnent la mÃªme diffÃ©rence de phase si 2n-d27rd . sin091) = -Ã. sin(92) + 2k7r, avec k E Ã On a donc toujours l'ambiguÃ¯tÃ© 01 = rc - 02, correspondant au cas k = O. A cette ambigÃ¼itÃ© viennent s'ajouter les ambiguÃ¯tÃ©s sin(81) = sin(02) + 20 dont le nombre dÃ©pend de la valeur de d/Ã. Pour dÃ©finir la zone de localisation potentielle, le procÃ©dÃ© pourra exÃ©cuter les Ã©tapes dÃ©taillÃ©es ci-aprÃ¨s. Pour chaque couple de capteurs, une zone Ze (que l'on appellera Ã©lÃ©mentaire) dans laquelle la source Ã©mettrice S est prÃ©sente est estimÃ©e. La zone de localisation potentielle Ze est 25 l'intersection de toutes les zones Ã©lÃ©mentaires Ze. Une zone Ã©lÃ©mentaire Ze est obtenue Ã partir de l'estimation de la puissance P1 (Pi) et P2 (P2), de la source Ã©mettrice par les deux capteurs. A partir de la valeur du rapport de ces puissances Fir, on dÃ©duit la zone de 3066026 12 localisation Ã©lÃ©mentaire Ze de la source en prenant comme modÃ¨le de propagation, par exemple, un modÃ¨le Â« espace libre Â» avec une attÃ©nuation proportionnelle Ã l'inverse de la distance au carrÃ©. Si ce modÃ¨le Ã©tait exact, la zone Ã©lÃ©mentaire Ze serait un cercle. Ep est le majorant de l'erreur faite sur 5 l'estimation du rapport de puissance P1/P2. Cela signifie que : 131 FI _ e _....Â«,_ _ Â£ ,=._ _. + El P2 P2 P P2 P oÃ¹ /5; et P2 sont respectivement les estimations de P1 et P2. La valeur de Ep est choisie Ã©levÃ©e de faÃ§on Ã s'assurer qu'il s'agisse bien d'un majorant de l'erreur, quelque soit le modÃ¨le de propagation rÃ©el comparÃ© au modÃ¨le de propagation choisi. 10 Le modÃ¨le de propagation considÃ©rÃ© peut aussi Ãªtre un modÃ¨le de propagation tenant compte d'obstacles et du terrain. Dans tous les cas, le modÃ¨le de propagation est connu de l'homme du mÃ©tier et ne sera pas dÃ©taillÃ©. On dÃ©finit ainsi deux cercles C1, C2, correspondant 15 respectivement Ã 15-- - E et Ã PI + E . La zone Ã©lÃ©mentaire Ze est alors la zone comprise entre ces deux cercles, Ã l'extÃ©rieur du cercle dÃ©fini par 12-11isi = - E, et Ã l'intÃ©rieur du cercle dÃ©fini par._.= + En, comme indiquÃ© figure 5. Dans ce cas, la zone Ã©lÃ©mentaire Ze est une zone finie. En fonction de la position des deux capteurs et de la valeur de Ep, 20 il existe des cas oÃ¹ la zone Ã©lÃ©mentaire Ze est Ã l'extÃ©rieur du cercle dÃ©fini par _.= - E, et Ã l'extÃ©rieur du cercle dÃ©fini par._=._ + En, comme indiquÃ© Ã la figure 6. Dans ce cas, la zone Ã©lÃ©mentaire est une zone infinie. L'algorithme PwD0A dÃ©termine si la zone Ã©lÃ©mentaire est Ã l'intÃ©rieur ou Ã l'extÃ©rieur du cercle dÃ©fini par "Fp4 + Ep. Pour cela, il regarde si 25 les centres Cri, Cr2, des deux cercles C1, C2, sont situÃ©s du mÃªme cÃ´tÃ© ou pas des deux capteurs (les centres des cercles sont Ã droite du capteur le 3066026 13 plus Ã droite ou les deux centres des cercles Ã gauche du capteur le plus Ã gauche). En pratique, pour la dÃ©termination de la zone de localisation Zs, la zone gÃ©ographique dans laquelle Ã©voluent les capteurs est couverte par une 5 grille dÃ©finie dans un repÃ¨re abscisse, ordonnÃ©e. Pour chaque couple de capteurs R1, R2, les cases de la grille sont incluses dans la zone Ã©lÃ©mentaire Ze lorsqu'au moins un de leurs quatre coins est dans la zone Ã©lÃ©mentaire Ze. La zone de localisation Zs correspond aux cases qui sont dans toutes les zones Ã©lÃ©mentaires Ze (c'est-Ã -dire dans autant de zones Ã©lÃ©mentaires qu'il y 10 a de couples de capteurs). Ce principe peut Ãªtre Ã©tendu, sans sortir du cadre de l'invention, Ã d'autres modÃ¨les de propagation, comme par exemple des modÃ¨les de propagation exploitant un modÃ¨le numÃ©rique de terrain, afin de rÃ©duire les incertitudes et par consÃ©quent les zones de localisation potentielle. 15 Pour le calcul des intersections des demi-droites de visÃ©es (vraies et ambigÃ¼itÃ©s) le processeur d'un capteur considÃ¨re les coordonnÃ©es gÃ©ographiques des capteurs et l'estimation des directions d'arrivÃ©e DOA possibles. Les Ã©quations des demi-droites de visÃ©es (demi-droite commenÃ§ant sur le capteur et pointant dans la direction de la DOA) sont 20 calculÃ©es, puis toutes les intersections de ces demi-droites. Afin de localiser la ou les sources d'Ã©mission, le procÃ©dÃ© va dÃ©tecter le nuage de points le plus dense (zone avec la plus grande concentration de points d'intersection). Afin de dÃ©tecter la zone oÃ¹ la densitÃ© de points est la plus importante, des histogrammes Ã deux variables 25 (abscisses et ordonnÃ©es des points d'intersections) sont calculÃ©s selon une mÃ©thode connue de l'homme du mÃ©tier. Les classes de l'histogramme sont donc des parallÃ©lÃ©pipÃ¨des rectangles dont la hauteur correspond au nombre de points d'intersection compris dans la zone dÃ©finie par la section du parallÃ©lÃ©pipÃ¨de). Le nuage de points retenu correspond aux points dans la 30 classe de l'histogramme la plus Ã©levÃ©e et dans les classes voisines (afin de s'affranchir de la problÃ©matique du centre des classes). La largeur des 3066026 14 classes est adaptative. L'algorithme part avec un pas trÃ¨s fin et augmente itÃ©rativement jusqu'Ã ce que la hauteur des classes soit proche de la hauteur thÃ©orique attendue (nombre de fois oÃ¹ N droites se coupent, N Ã©tant le nombre de capteurs). 5 En final, pour estimer la localisation de la source Ã©mettrice, le processeur va considÃ©rer, par exemple, le barycentre des points du nuage le plus dense. La figure 8 reprÃ©sente deux exemples de mise en oeuvre du procÃ©dÃ© selon l'invention lorsque les capteurs sont de type poste radio 10 logiciel. La rÃ©ception des signaux de la bande Ã surveiller peut Ãªtre rÃ©alisÃ©e dans des crÃ©neaux temporels ou Â« time slots Â» TDMA, spÃ©cialement allouÃ©s TS1 Ã TS5. Un dÃ©calage pseudo-alÃ©atoire du ou des Â« time slots Â» permet notamment d'Ã©viter un effet stroboscopique sur l'observation du systÃ¨me de communication ayant la mÃªme pÃ©riode trame TDMA que le dispositif de 15 l'invention. D'autres faÃ§ons de faire peuvent Ãªtre envisagÃ©es comme l'utilisation de la durÃ©e entre les paliers des Ã©missions Ã Ã©vasion de frÃ©quence. La puissance d'arrivÃ©e (POA) et la phase diffÃ©rentielle (PhD0A) sont calculÃ©es en estimÃ©es en dÃ©tectant les situations d'Ã©mission mono- 20 signal via le calcul des valeurs propres de la matrice d'intercorrÃ©lation sur les deux voies de chaque capteur. Le vecteur propre associÃ© au signal est ensuite utilisÃ© pour le calcul de la phase diffÃ©rentielle. Ces estimations peuvent Ãªtre rÃ©alisÃ©es sur des durÃ©es courtes de l'ordre de 160 ps pour une dÃ©coupe de la bande instantanÃ©e de rÃ©ception en canaux de 25 kHz. Cette 25 faible durÃ©e d'observation TSLT (Â« look through Â») et les donnÃ©es synthÃ©tiques qu'elle engendre (PhDOA et PwD0A) permettent d'obtenir une quantitÃ© d'information Ã transmettre en capteur et ainsi de localiser systÃ©matiquement toutes les Ã©missions interceptÃ©es. Cette faible durÃ©e d'observation permet de combiner la fonction Â« sensing Â» avec la fonction de 30 radiocommunication nÃ©cessaire au service de communication assurant les 3066026 15 Ã©changes de donnÃ©es au profit de la fonction Â« sensing Â» et des besoins de communications des utilisateurs. Selon une variante de rÃ©alisation, le procÃ©dÃ© permet d'effectuer une auto-calibration des deux antennes d'un capteur en utilisant la position 5 connue des autres capteurs prÃ©sents dans le systÃ¨me de communication qui sont considÃ©rÃ©s comme des capteurs Ã©metteurs. Le processeur d'un capteur dÃ©termine alors la correction de calibration Ã appliquer lors du traitement des donnÃ©es. Les Ã©tapes qui viennent d'Ãªtre dÃ©crites s'appliquent pour un 10 systÃ¨me dans lequel les capteurs sont des postes radios logiciels. Le procÃ©dÃ© et le systÃ¨me selon l'invention effectuent une localisation distribuÃ©e d'une ou plusieurs sources Ã©mettrices d'ondes radioÃ©lectriques. Ils permettent notamment : - de s'affranchir des ambigÃ¼itÃ©s d'une goniomÃ©trie par phase diffÃ©rentielle 15 deux voies, - de localiser les Ã©metteurs avec des durÃ©es d'observations courtes et des volumes de donnÃ©es rÃ©duits Ã Ã©changer entre capteurs autorisant ainsi une localisation systÃ©matique des Ã©missions interceptÃ©es et un service Â« simultanÃ©e)) du service de Â« sensing Â» et du service de 20 radiocommunication. La mise en oeuvre de l'invention ne demande aucune hypothÃ¨se de stationnaritÃ© de la position des Ã©metteurs et des capteurs. Elle peut s'implÃ©menter sur des postes radios logicielles existant disposant de deux voies synchrones (capacitÃ© MIMO). Elle permet de faciliter l'intÃ©gration sur 25 porteur en exploitant un rÃ©seau de deux antennes de rÃ©ception disposant d'une diversitÃ© de rÃ©ception spatiale (antennes espacÃ©es de moins d'une longueur d'onde Ã plusieurs longueurs d'onde). REVENDICATIONS1 - ProcÃ©dÃ© pour localiser au moins une source Ã©lectromagnÃ©tique S au sein d'un rÃ©seau de communication comprenant au moins deux capteurs, R1e R2e chaque capteur comprenant un rÃ©seau d'antennes comprenant au moins deux antennes de rÃ©ception A1, A2, caractÃ©risÃ© en ce qu'il comporte au moins les Ã©tapes suivantes : - Pour chaque capteur R1, R2> - Estimer les puissances P1 et P2, du signal reÃ§u Sr provenant d'une source S et reÃ§ue au niveau des capteurs R1, R2> - Pour le signal Sr arrivant sur chacune des deux antennes de rÃ©ception mesurer la diffÃ©rence de phase hdp, Ã partir de la valeur de la diffÃ©rence de phase Acp et d'informations sur la position et l'orientation du rÃ©seau d'antennes A1, A2, dÃ©terminer un ensemble de directions d'arrivÃ©e potentielles DOA, pour une source donnÃ©e S, puis - Fusionner les valeurs estimÃ©es de puissance Fi, 7/5-2. reÃ§ues au niveau des capteurs R1 et R2, les valeurs de direction potentielles d'arrivÃ©e DOA, les coordonnÃ©es gÃ©ographiques des rÃ©seaux d'antennes des capteurs R1 et R2, afin de calculer les coordonnÃ©es de la source d'Ã©mission en exÃ©cutant les Ã©tapes suivantes : - A partir des valeurs de puissance estimÃ©es el, P-2-, par les deux capteurs R1, R2, dÃ©finir une zone de localisation Ã©lÃ©mentaire Ze puis une zone de localisation potentielle 4 pour une source d'Ã©mission S, - A partir des coordonnÃ©es gÃ©ographiques des capteurs et des directions possibles d'arrivÃ©e, calculer les demi-droites de visÃ©es possibles et leurs points d'intersection P(Dk), - Conserver uniquement les points d'intersection P(Dk) des demi-droites de visÃ©es qui appartiennent Ã la zone de localisation potentielle Zs, 3066026 17 - SÃ©lectionner les points d'intersection P(Dk), pour lesquels la densitÃ© gÃ©ographique est la plus Ã©levÃ©e, et dÃ©terminer les coordonnÃ©es de la source d'Ã©mission Ã partir de ces points d'intersections. 5 2 - ProcÃ©dÃ© selon la revendication 1 caractÃ©risÃ© en ce que l'Ã©tape de fusion des donnÃ©es, valeurs de puissances estimÃ©es, direction d'arrivÃ©e DOA, coordonnÃ©es des antennes, est exÃ©cutÃ©e au niveau du processeur (12) de chaque capteur du rÃ©seau de communication. 10 3 - ProcÃ©dÃ© selon la revendication 1 caractÃ©risÃ© en ce que l'Ã©tape de fusion des donnÃ©es est exÃ©cutÃ©e au niveau d'un dispositif de traitement centralisÃ© communiquant avec les capteurs prÃ©sents dans le rÃ©seau de communication. 4 - ProcÃ©dÃ© selon la revendication 1 caractÃ©risÃ© en ce qu'il comporte une 15 Ã©tape d'auto-calibration du rÃ©seau d'antennes de chaque capteur en utilisant la position connue des autres capteurs, alors utilisÃ©s en mode Ã©mission. 5 - ProcÃ©dÃ© selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes caractÃ©risÃ© en ce qu'il comporte une Ã©tape de segmentation en temps et en frÃ©quence (202) du 20 signal reÃ§u sur les antennes et une Ã©tape de dÃ©tection du nombre de sources prÃ©sentes (203) en calculant la matrice de covariance du signal sur chaque case temps-frÃ©quence et en comparant les deux valeurs propres de la matrice de covariance au niveau de bruit. 25 6 - ProcÃ©dÃ© selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes caractÃ©risÃ© en ce qu'il utilise comme modÃ¨le de propagation pour dÃ©terminer une zone de localisation Ã©lÃ©mentaire de la source Ã partir des valeurs de puissance estimÃ©es un modÃ¨le de propagation en Â« espace libre Â». 7 - ProcÃ©dÃ© selon l'une des revendications prÃ©cÃ©dentes caractÃ©risÃ© en ce que les pÃ©riodes de mesures sur le signal reÃ§u des capteurs utilisent la 3066026 18 mÃ©thode d'accÃ¨s TDMA et en ce que l'on utilise un slot spÃ©cifique TSTL pour exÃ©cuter les Ã©tapes du procÃ©dÃ© selon l'invention. 8 - SystÃ¨me de localisation d'au moins une source d'Ã©mission dans un 5 rÃ©seau de communication comprenant au moins deux capteurs R1, R2 communiquant entre eux au moyen d'une liaison radio, chaque capteur comprenant un rÃ©seau d'antennes comprenant au moins deux antennes de rÃ©ception A1, A2, un capteur comprenant un processeur (12) adaptÃ© au moins Ã traiter les signaux reÃ§us afin de dÃ©terminer les valeurs de puissance de 10 signal reÃ§u sur les antennes, les directions d'arrivÃ©e potentielles et la valeur de dÃ©phasage du signal reÃ§u sur les deux antennes, le systÃ¨me de localisation comprenant un processeur adaptÃ© Ã exÃ©cuter les Ã©tapes suivantes : - Fusionner les valeurs de puissance reÃ§ues au niveau des capteurs, les 15 valeurs de direction potentielles d'arrivÃ©e, les coordonnÃ©es du rÃ©seau d'antennes, afin de calculer les coordonnÃ©es de la source d'Ã©mission en exÃ©cutant les Ã©tapes suivantes : - A partir des valeurs de puissance estimÃ©es (Pi et Ti) par les capteurs pris deux Ã deux, R1, R2, dÃ©finir des zones de localisation Ã©lÃ©mentaires 20 puis une zone de localisation potentielle Z, pour une source S, - A partir des coordonnÃ©es gÃ©ographiques des capteurs et des directions possibles d'arrivÃ©e, calculer les demi-droites de visÃ©es possibles et leurs points d'intersection P(Dk), - Conserver uniquement les points d'intersection P(Dk) des demi-droites 25 de visÃ©es qui appartiennent Ã la zone de localisation potentielle Zs, - SÃ©lectionner les points d'intersection pour lesquels la densitÃ© gÃ©ographique est la plus Ã©levÃ©e, et dÃ©terminer les coordonnÃ©es de la source d'Ã©mission Ã partir de ces points. 30 9 - SystÃ¨me de localisation selon la revendication 8 caractÃ©risÃ© en ce qu'un capteur est un poste radio logiciel.