CH715882B1 - Acoustic detection instrument and method for noise detection and identification of a vehicle. - Google Patents
Acoustic detection instrument and method for noise detection and identification of a vehicle. Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de détection de bruit et d'identification d'un véhicule en déplacement et consiste à: identifier le passage d'un véhicule bruyant; enclencher un sonomètre d'un instrument de détection acoustique (1) portable; viser avec ledit sonomètre (20) dans la direction d'un véhicule (10) bruyant ; mesurer par le sonomètre (20) le volume sonore du véhicule (10) lorsqu'il se trouve dans une première position P1; mesurer la distance (D) entre le sonomètre et une des surfaces du véhicule (10) qui se trouve dans la première position P1; procéder à une première détermination de l'intensité sonore normalisée (11) rapportée à une distance de référence (Dr) prédéterminée relatif au véhicule (10); identifier le véhicule (10) si l'intensité sonore normalisée (I1) correspondante émise par le véhicule à la distance de référence (Dr) prédéterminée est plus élevée qu'une valeur maximale prédéterminée à ne pas dépasser. L'invention concerne aussi un instrument de détection acoustique (1) adapté pour la mise en oeuvre dudit procédé.The present invention relates to a method of noise detection and identification of a moving vehicle and comprises: identifying the passage of a noisy vehicle; switching on a sound level meter of a portable acoustic detection instrument (1); aiming said sound level meter (20) in the direction of a noisy vehicle (10); measuring by the sound level meter (20) the sound volume of the vehicle (10) when it is in a first position P1; measuring the distance (D) between the sound level meter and one of the surfaces of the vehicle (10) which is in the first position P1; proceed to a first determination of the normalized sound intensity (11) related to a predetermined reference distance (Dr) relative to the vehicle (10); identifying the vehicle (10) if the corresponding normalized sound intensity (I1) emitted by the vehicle at the predetermined reference distance (Dr) is higher than a predetermined maximum value not to be exceeded. The invention also relates to an acoustic detection instrument (1) suitable for implementing said method.
Description
DomaineTechniqueTechnical area
[0001] La présente invention se rapporte au domaine de la pollution sonore, telle que provoquée par des véhicules bruyants. L'invention concerne plus particulièrement des méthodes et systèmes destinés à mesurer la distance à une source sonore et à déterminer son intensité par rapport à un référentiel. L'invention porte aussi sur la reconnaissance et l'identification d'un véhicule bruyant. The present invention relates to the field of noise pollution, as caused by noisy vehicles. The invention relates more particularly to methods and systems intended to measure the distance to a sound source and to determine its intensity with respect to a reference frame. The invention also relates to the recognition and identification of a noisy vehicle.
État de la techniqueState of the art
[0002] La pollution sonore est un problème récurrent des temps modernes. Une énorme quantité de véhicules à moteur, comme des voitures, des camions, des vélomoteurs, des trains et autres circulent partout tous les jours. La plupart de ces véhicules sont bruyants car utilisant des moteurs à combustion interne. Les pollutions induites par le son des véhicules peuvent avoir des nuisances graves sur la santé. La gamme des fréquences émises peut être très variable selon le type de véhicule. Du proche ultrason à l'infrason, une large gamme de longueurs d'onde peut être une source de stress ou avoir des conséquences pathologiques, selon l'intensité, la durée du bruit ainsi que la sensibilité des personnes voir des animaux. [0002] Noise pollution is a recurring problem in modern times. A huge amount of motor vehicles, like cars, trucks, mopeds, trains and others are driving everywhere every day. Most of these vehicles are noisy because they use internal combustion engines. The pollution induced by the sound of vehicles can have serious nuisances on health. The range of frequencies emitted can vary greatly depending on the type of vehicle. From near ultrasound to infrasound, a wide range of wavelengths can be a source of stress or have pathological consequences, depending on the intensity, the duration of the noise and the sensitivity of people to see animals.
[0003] Dans certains pays le bruit des véhicules est une source majeure de la pollution sonore. En France par exemple le seul impact humain de la pollution sonore des transports est estimé en 2016 à au moins 50 milliards d'euros par année. Il existe aussi des situations particulières comme des quartiers résidentiels ou des zones proches des hôpitaux ou maisons de repos où le bruit excessif produit par des véhicules peut être difficilement tolérable voire strictement interdit. [0003] In some countries, vehicle noise is a major source of noise pollution. In France, for example, the human impact of transport noise pollution alone is estimated in 2016 at at least 50 billion euros per year. There are also special situations such as residential neighborhoods or areas close to hospitals or nursing homes where excessive noise produced by vehicles may be difficult to tolerate or even strictly prohibited.
[0004] Pour limiter cela, des lois et des normes ont été mises en place, dans la plupart des pays, pour tous les véhicules homologués, au niveau des émissions sonores. [0004] To limit this, laws and standards have been put in place, in most countries, for all approved vehicles, in terms of noise emissions.
[0005] Cependant, lesdites normes ne sont pas nécessairement respectées. Certaines personnes changent des pièces entre deux contrôles du bruit de leur véhicule pour pouvoir être plus bruyant qu'autorisé, et ils sont donc difficiles à identifier. [0005] However, said standards are not necessarily respected. Some people change parts between noise checks on their vehicle so they can be louder than allowed, and they are therefore difficult to identify.
[0006] Il existe donc un besoin à se doter d'appareils permettant de détecter si un véhicule est en infraction des normes, directement au moment des faits de l'infraction et de l'identifier. Ces informations permettraient de faire un contrôle sans laisser le temps au propriétaire de refaire des modifications. [0006]There is therefore a need to acquire devices making it possible to detect whether a vehicle is in violation of the standards, directly at the time of the facts of the offense and to identify it. This information would make it possible to carry out a check without giving the owner time to redo the modifications.
[0007] Il existe un nombre d'instruments pour mesurer le bruit de véhicules mais ces instruments sont fixés à un certain endroit et mesurent le bruit d'un véhicule qui passe à une gamme de distances relativement limitées relativement à l'instrument de mesure sonore. Un des désavantages de tels systèmes est que les conducteurs peuvent aisément réduire leur allure lors du passage à leur proximité, comme cela se fait à l'approche de radars fixes pour mesurer la vitesse. [0007] There are a number of instruments for measuring the noise of vehicles, but these instruments are fixed in a certain location and measure the noise of a passing vehicle at a range of relatively limited distances relative to the sound measuring instrument. . One of the disadvantages of such systems is that drivers can easily reduce their speed when passing near them, as is done when approaching fixed speed cameras to measure speed.
[0008] La situation se complique quand les véhicules en question ne sont pas des véhicules qui se déplacent sur une route ou un rail mais qu'il s'agit d'aéronefs tel que par exemple des hélicoptères ou des drones qui seront de plus en plus mis en oeuvre pour le transport de marchandises ou de personnes. Des systèmes fixes ou semi-mobiles ne sont pas du tout adaptés à ce type de véhicules. [0008] The situation becomes more complicated when the vehicles in question are not vehicles which move on a road or a rail but are aircraft such as, for example, helicopters or drones which will increasingly be no longer used for the transport of goods or people. Fixed or semi-mobile systems are not at all suitable for this type of vehicle.
Divulgation de l'inventionDisclosure of Invention
[0009] L'invention porte sur un procédé et un instrument de détection acoustique pour mesurer le volume sonore d'un véhicule qui produit un bruit au-dessus d'une norme définie. Le véhicule est compris dans le sens large et peut comprendre non seulement des véhicules tels que des voitures, motos ou camions mais tout type de véhicule qu'il soit motorisé ou pas. The invention relates to a method and an acoustic detection instrument for measuring the sound volume of a vehicle which produces noise above a defined standard. The vehicle is understood in the broad sense and can include not only vehicles such as cars, motorcycles or trucks but any type of vehicle whether motorized or not.
[0010] En particulier l'invention est réalisée par un procédé pour reconnaître un signal acoustique d'un véhicule en déplacement. Le procédé de l'invention consiste à: identifier le passage d'un véhicule bruyant; enclencher un sonomètre d'un instrument de détection acoustique portable; viser avec le sonomètre dans la direction du dit véhicule bruyant ; mesurer le volume sonore du véhicule bruyant lorsqu'il se trouve dans une première position; mesurer la distance entre le sonomètre et une des surfaces du véhicule qui se trouve dans la première position; déterminer l'intensité sonore (11) dudit véhicule bruyant à une distance de référence (Dr); identifier le véhicule (10) si l'intensité sonore normalisée (I1) correspondante émise par le véhicule à la distance de référence (dR) prédéterminée est plus élevée qu'une valeur maximale prédéterminée à ne pas dépasser.In particular, the invention is embodied by a method for recognizing an acoustic signal from a moving vehicle. The process of the invention consists of: identify the passage of a noisy vehicle; engage a sound level meter of a portable acoustic detection instrument; aim the sound level meter in the direction of said noisy vehicle; measuring the sound volume of the noisy vehicle when it is in a first position; measuring the distance between the sound level meter and one of the surfaces of the vehicle which is in the first position; determining the sound intensity (11) of said noisy vehicle at a reference distance (Dr); identifying the vehicle (10) if the corresponding normalized sound intensity (I1) emitted by the vehicle at the predetermined reference distance (dR) is higher than a predetermined maximum value not to be exceeded.
[0011] Dans une mise en oeuvre de la mesure du niveau sonore, la mesure de la dite distance, ainsi que l'identification du véhicule se font simultanément. [0011] In one implementation of the measurement of the sound level, the measurement of said distance, as well as the identification of the vehicle are done simultaneously.
[0012] Dans une mise en oeuvre avantageuse, après les dites mesures sonores faites dans la dite première position, le niveau sonore du véhicule ainsi que la distance du véhicule par rapport au sonomètre sont mesurés dans une deuxième position du véhicule. [0012] In an advantageous implementation, after said sound measurements made in said first position, the sound level of the vehicle as well as the distance of the vehicle from the sound level meter are measured in a second position of the vehicle.
[0013] Dans une variante une deuxième valeur de l'intensité sonore normalisée (12) est déterminée. [0013] In a variant, a second value of the normalized sound intensity (12) is determined.
[0014] Dans une variante la moyenne de la dite première (11) et deuxième (12) valeur de l'intensité normalisée est déterminée, la dite moyenne étant déterminée pour un spectre de fréquences prédéterminés. In a variant, the average of said first (11) and second (12) value of the normalized intensity is determined, said average being determined for a spectrum of predetermined frequencies.
[0015] Dans un mode d'exécution l'identification du véhicule est également faite dans la dite deuxième position du véhicule. [0015] In one embodiment, the identification of the vehicle is also made in said second position of the vehicle.
[0016] Dans un mode préféré l'identification du véhicule se fait par l'identification du matricule du véhicule. [0016] In a preferred mode, the vehicle is identified by identifying the vehicle registration number.
[0017] Dans une variante l'identification du véhicule se fait par la reconnaissance de la forme et/ou de la marque du véhicule. [0017] In a variant, the identification of the vehicle is done by recognizing the shape and/or the brand of the vehicle.
[0018] Dans une variante l'identification du véhicule se fait par la reconnaissance du matricule du véhicule et de la forme et/ou de la marque du véhicule. [0018] In a variant, the vehicle is identified by recognizing the vehicle registration number and the shape and/or brand of the vehicle.
[0019] Dans une variante l'identification du véhicule est fait par la reconnaissance d'un code d'identification intégré au véhicule, ce code d'identification étant autre que le matricule du véhicule. [0019] In a variant, the vehicle is identified by recognizing an identification code integrated into the vehicle, this identification code being other than the vehicle registration number.
[0020] Dans un mode avantageux un signal d'alarme est envoyé au véhicule signalant que le véhicule est trop bruyant. [0020] In an advantageous mode, an alarm signal is sent to the vehicle indicating that the vehicle is too noisy.
[0021] Dans une variante le signal d'alarme est affiché à l'intérieur du véhicule afin d'alerter le conducteur du véhicule bruyant. [0021] Alternatively, the alarm signal is displayed inside the vehicle in order to alert the driver of the noisy vehicle.
[0022] Dans un mode avantageux ledit instrument acoustique comprend des moyens pour déterminer et enregistrer le spectre sonore du véhicule bruyant. [0022] In an advantageous mode, said acoustic instrument comprises means for determining and recording the sound spectrum of the noisy vehicle.
[0023] L'invention est également réalisé par un instrument acoustique pour reconnaître un signal acoustique produit par un véhicule, l'instrument acoustique comportent un sonomètre et comprennent également: des moyens pour mesurer la distance du véhicule par rapport au sonomètre ; une unité de mémorisation de seuils acoustiques correspondant à des valeurs maximales à ne pas dépasser; une interface homme-machine pour afficher une représentation du niveau sonore émis normalisée correspondante émise par le véhicule à une distance de référence (Dr) prédéterminée, des moyens pour identifier le véhicule.The invention is also achieved by an acoustic instrument for recognizing an acoustic signal produced by a vehicle, the acoustic instrument includes a sound level meter and also includes: means for measuring the distance of the vehicle from the sound level meter; a unit for storing acoustic thresholds corresponding to maximum values not to be exceeded; a man-machine interface for displaying a representation of the corresponding standardized emitted sound level emitted by the vehicle at a predetermined reference distance (Dr), means for identifying the vehicle.
[0024] Dans un mode de réalisation les dits moyens pour identifier le véhicule comprennent un système de vision permettant de reconnaître la plaque d'immatriculation du véhicule. [0024] In one embodiment, said means for identifying the vehicle comprise a vision system making it possible to recognize the license plate of the vehicle.
[0025] Dans un mode de réalisation les dits moyens pour identifier le véhicule comprennent un système de vision permettant de reconnaître la marque et/ou le type du véhicule. In one embodiment, said means for identifying the vehicle comprise a vision system making it possible to recognize the make and/or the type of the vehicle.
[0026] Dans un mode de réalisation l'instrument acoustique comprend également un affichage d'une représentation du niveau sonore non normalisé. [0026] In one embodiment, the acoustic instrument also includes a display of a representation of the non-normalized sound level.
[0027] Dans un mode de réalisation l'instrument acoustique comprend au moins deux sonomètres et/ou deux moyens pour mesurer la distance du véhicule relatif au sonomètre. In one embodiment, the acoustic instrument comprises at least two sound level meters and/or two means for measuring the distance from the vehicle relative to the sound level meter.
[0028] Dans un mode de réalisation les moyens pour mesurer la distance du véhicule relative au sonomètre sont des moyens optiques. In one embodiment, the means for measuring the distance from the vehicle relative to the sound level meter are optical means.
[0029] Dans un mode de réalisation les moyens optiques comprennent un laser. [0029] In one embodiment, the optical means comprise a laser.
[0030] Dans un mode de réalisation les moyens pour mesurer la distance du véhicule comportent un système radar. [0030] In one embodiment, the means for measuring the distance from the vehicle comprise a radar system.
[0031] Dans un mode de réalisation les moyens pour mesurer la distance du véhicule comprennent un système utilisant des techniques de triangulation. [0031] In one embodiment, the means for measuring the distance of the vehicle comprise a system using triangulation techniques.
[0032] Dans un mode de réalisation le son d'un véhicule peut être détecté jusqu'à une distance de 100m. In one embodiment the sound of a vehicle can be detected up to a distance of 100m.
[0033] Dans un mode de réalisation l'instrument acoustique a la taille d'un téléphone portable ayant préférablement une longueur entre 15cm et 20cm, une largeur entre 7cm et 9cm et une épaisseur entre 5mm et 15mm. [0033] In one embodiment, the acoustic instrument is the size of a mobile phone, preferably having a length between 15cm and 20cm, a width between 7cm and 9cm and a thickness between 5mm and 15mm.
[0034] Dans un mode de réalisation, les moyens pour identifier le véhicule comportent des lentilles et la longueur focale d'au moins une des lentilles de l'instrument a une longueur focale plus grande que l'épaisseur de l'instrument. [0034] In one embodiment, the means for identifying the vehicle comprise lenses and the focal length of at least one of the lenses of the instrument has a focal length greater than the thickness of the instrument.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
[0035] D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1a est une vue schématique de l'utilisation d'un instrument acoustique selon l'invention; la figure 1b est une vue schématique de l'utilisation d'un instrument acoustique miniaturisé selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique d'un aéronef comprenant un code d'identification et de la mise en oeuvre de mesures sonores et de distance faites en deux positions de l'aéronef; la figure 3 montre un schéma bloc du procédé de l'invention; la figure 4 est une vue schématique d'une configuration de mesure de référence de bruit; la figure 5 un schéma bloc des composants et de leur communications pour une mesure audio; la figure 6 est un schéma électronique utilisé pour amplifier le signal audio; la figure 7 montre la directivité d'un microphone du commerce; la figure 8 est une vue schématique d'un effet de repliement d'un signal lors d'un échantillonnage; la figure 9 est un schéma électronique utilisé avec le microcontrôleur PIC ; la figure 10 est un schéma électronique utilisé pour la lecture/écriture des SRAM; la figure 11 et la figure 12 montrent des signaux d'écriture et de lecture sur RAM en SP; la figure 13 est un schéma bloc des composants de l'instrument acoustique ainsi que leur bus de communication; la figure 14 est un schéma bloc du comportement d'un microcontrôleur PIC lors d'un échantillonnage; la figure 15 est un schéma bloc du comportement d'un Raspberry Pi selon l'action de l'utilisateur; la figure 16 montre des résultats expérimentaux obtenus par un prototype de l'invention; la figure 17 montre une configuration de parallaxe optique destinée à déterminer une distance d'un objet; la figure 18 illustre la reconnaissance d'une immatriculation d'un véhicule; la figure 19 montre la relation entre la distance focale d'une optique et son angle de champ; la figure 20 montre un schéma de la relation entre l'angle de vue d'un objet, sa dimension et sa distance par rapport à un point d'observation; la figure 21 montre un instrument acoustique miniaturisé; la figure 22 montre un schéma de la méthode du procédé de mesure du son et l'identification d'un véhicule bruyant.Other features of the present invention will appear more clearly on reading the following description, made with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1a is a schematic view of the use of an acoustic instrument according to the invention; FIG. 1b is a schematic view of the use of a miniaturized acoustic instrument according to the invention; FIG. 2 is a schematic view of an aircraft comprising an identification code and the implementation of sound and distance measurements made at two positions of the aircraft; Figure 3 shows a block diagram of the method of the invention; Figure 4 is a schematic view of a noise reference measurement setup; FIG. 5 a block diagram of the components and their communications for an audio measurement; Figure 6 is an electronic diagram used to amplify the audio signal; Figure 7 shows the directivity of a commercial microphone; Figure 8 is a schematic view of a signal aliasing effect during sampling; FIG. 9 is an electronic diagram used with the PIC microcontroller; Figure 10 is an electronic diagram used for reading/writing SRAMs; Figure 11 and Figure 12 show RAM write and read signals at SP; FIG. 13 is a block diagram of the components of the acoustic instrument as well as their communication bus; Figure 14 is a block diagram of the behavior of a PIC microcontroller during sampling; Figure 15 is a block diagram of the behavior of a Raspberry Pi depending on user action; Figure 16 shows experimental results obtained by a prototype of the invention; Figure 17 shows an optical parallax pattern for determining a distance from an object; Figure 18 illustrates the recognition of a vehicle registration; Figure 19 shows the relationship between the focal length of an optic and its angle of view; Fig. 20 shows a diagram of the relationship between an object's viewing angle, its dimension and its distance from an observation point; Figure 21 shows a miniaturized acoustic instrument; Figure 22 shows a diagram of the method of the sound measurement process and the identification of a noisy vehicle.
Modes de réalisation de l'inventionEmbodiments of the Invention
[0036] Tel que cela ressort plus précisément de la Fig.1, l'objet de l'invention concerne une nouvelle technique mise en oeuvre à l'aide d'une instrumentation acoustique pour reconnaître un signal acoustique émis par un véhicule. Les véhicules tels que voitures, vélomoteurs, camions, voire des trains et avions doivent respecter des normes de performances acoustiques. Il existe différentes normes dans différents pays qui permettent de fixer les seuils acoustiques émis par ces véhicules. Ces seuils peuvent être déterminés par plusieurs critères et en général un seuil est déterminé par un niveau sonore à ne pas dépasser à une certaine distance, par exemple une distance de 10 m. L'invention ne porte pas seulement sur la mesure et la détection sonore d'un véhicule à l'arrêt mais surtout sur la mesure de l'intensité sonore émise par un véhicule en mouvement. L'invention porte en particulier aussi sur l'identification de la plaque d'immatriculation du véhicule qui produirait un bruit trop élevé. L'invention porte en outre aussi sur une méthode permettant de convoquer le propriétaire du véhicule trop bruyant afin qu'il se présente pour un contrôle de son véhicule. As shown more specifically in Fig.1, the object of the invention relates to a new technique implemented using acoustic instrumentation to recognize an acoustic signal emitted by a vehicle. Vehicles such as cars, mopeds, trucks, even trains and planes must meet acoustic performance standards. There are different standards in different countries that allow the acoustic thresholds emitted by these vehicles to be set. These thresholds can be determined by several criteria and in general a threshold is determined by a sound level not to be exceeded at a certain distance, for example a distance of 10 m. The invention relates not only to the measurement and sound detection of a stationary vehicle but above all to the measurement of the sound intensity emitted by a moving vehicle. The invention relates in particular also to the identification of the license plate of the vehicle which would produce too much noise. The invention furthermore relates to a method for summoning the owner of the excessively noisy vehicle to present himself for an inspection of his vehicle.
[0037] Il est en outre compris que l'invention n'est pas limitée à des véhicules à moteur comme par exemple une automobile, une moto ou un vélomoteur, un autocar, un tramway, un bateau. Le terme „véhicule“ est ici compris dans son sens le plus large et est ici défini comme tout engin en mouvement qui produit du bruit, indépendant de sa nature, de son utilisation ou de la source de l'engin qui est à l'origine du bruit à mesurer par le procédé ainsi que l'instrument acoustique 1 de l'invention. L'invention inclut donc par exemple également tout autre véhicule propulsé par d'autres moyens comme par exemple une propulsion par le vent ou la gravitation. L'invention porte surtout sur des véhicules en déplacement mais peut également être appliquée, au moins partiellement, à des véhicules immobiles ou stationnaires ce qui inclut des engins bruyants difficilement accessibles comme par exemple un drone qui reste stationnaire à une distance élevée de l'instrument acoustique, par exemple une distance de plus de 50m. [0037] It is further understood that the invention is not limited to motor vehicles such as, for example, an automobile, a motorcycle or a moped, a coach, a tram, a boat. The term „vehicle“ is here understood in its broadest sense and is here defined as any moving machine which produces noise, independent of its nature, its use or the source of the machine which is at the origin. noise to be measured by the method as well as the acoustic instrument 1 of the invention. The invention therefore also includes, for example, any other vehicle propelled by other means such as, for example, propulsion by the wind or gravity. The invention relates above all to moving vehicles but can also be applied, at least partially, to immobile or stationary vehicles, which includes noisy machines that are difficult to access, such as for example a drone which remains stationary at a great distance from the instrument. acoustic, for example a distance of more than 50m.
[0038] Il est compris que le procédé et l'instrument de mesure de l'invention sont applicables à des mesures de bruit émis par des véhicules situés à au moins 100m de l'instrument de mesure de l'invention comme décrit dans le présent document. It is understood that the method and the measuring instrument of the invention are applicable to measurements of noise emitted by vehicles located at least 100m from the measuring instrument of the invention as described herein. document.
[0039] Il est également compris que le niveau sonore, défini aussi comme intensité sonore ou intensité du bruit mesurée, peut être exprimé en décibels (dB) ou dans une autre mesure comme une mesure de pression exprimé en Pascals par exemple. It is also understood that the sound level, also defined as sound intensity or measured noise intensity, can be expressed in decibels (dB) or in another measurement such as a pressure measurement expressed in Pascals for example.
[0040] La figure 1a illustre une configuration de mise en oeuvre de l'instrument acoustique 1 sonore de l'invention. Sur la figure 1a les bruits représentés par des flèches B peuvent provenir de différentes sources de bruit B3-B5. En général la majeure contribution du bruit généré par un véhicule 10 est produite par le moteur du véhicule 10. Le bruit d'un moteur peut se détériorer avec le déréglage du véhicule 10 mais également par la détérioration de l'isolation sous le capot protecteur du moteur. D'autres sources de bruit peuvent s'ajouter au bruit du moteur, comme ceux produits par des pneus usés ou par l'utilisation de structures non aérodynamiques. L'objectif de l'invention est de déterminer le bruit cumulé de toutes les sources de bruits d'un véhicule bruyant. Bien entendu le but de la mesure acoustique vise à réduire le bruit des véhicules 10, mais également de réduire la consommation de combustible pour protéger l'environnement car souvent un moteur trop bruyant sera lié à une consommation de combustible excessif. Figure 1a illustrates an implementation configuration of the acoustic instrument 1 sound of the invention. In FIG. 1a, the noises represented by arrows B can come from different noise sources B3-B5. In general, the major contribution of noise generated by a vehicle 10 is produced by the engine of the vehicle 10. The noise of an engine can deteriorate with the misalignment of the vehicle 10 but also by the deterioration of the insulation under the protective cover of the engine. Other sources of noise can be added to the engine noise, such as those produced by worn tires or by the use of non-aerodynamic structures. The object of the invention is to determine the cumulative noise of all the noise sources of a noisy vehicle. Of course, the aim of the acoustic measurement is to reduce the noise of the vehicles 10, but also to reduce fuel consumption to protect the environment, since an engine that is too noisy will often be linked to excessive fuel consumption.
[0041] Il est aussi compris dans l'invention la détection d'un véhicule 10 qui comprend toute autre source de bruit qui n'est pas produit par le véhicule même mais produit par des accessoires tels que des sirènes ou haut-parleurs, pour ne citer que ces 2 exemples. [0041] It is also included in the invention the detection of a vehicle 10 which includes any other source of noise which is not produced by the vehicle itself but produced by accessories such as sirens or loudspeakers, for cite only these 2 examples.
[0042] Plus précisément l'invention est réalisée par un procédé pour reconnaître un signal acoustique B produit par un véhicule 10, en particulier quand ce véhicule 10 est en déplacement. Ce procédé comprend les étapes suivantes, illustrés dans le schéma bloc de la figure 22 : identifier un véhicule bruyant 10 ; bien entendu le passage comprend l'éloignement du véhicule 10 ; bien entendu il est compris que le véhicule bruyant peut être en mouvement ou peut être stationnaire ; enclencher un sonomètre 20 d'un instrument acoustique 1 portable comme décrit ci-dessus; viser avec le sonomètre 20 dans la direction du dit véhicule bruyant 10 ; mesurer le niveau sonore émis par le véhicule bruyant 10 lorsqu'il se trouve dans une première position P1; déterminer la distance D entre le sonomètre 20 et une des surfaces 10a, 10b, 10c du véhicule 10 qui se trouve dans la première position P1; déterminer une première intensité sonore normalisée I1 par rapport à une distance de référence Dr déterminée, illustrée en figure 1; une telle mesure normalisée peut être déterminé par différents moyens comme des moyens électroniques et/ou informatiques comme discuté plus loin ; identifier le véhicule 10 si l'intensité sonore normalisé I1 à la distance de référence Dr est plus élevée qu'une norme prédéterminée autorisée, par exemple telle que décrite dans https://publications.europa.eu/en/publication-detail/- /publication/fe98a835-e656-11e3-8cd4-01aa75ed71a1/language-fr.More specifically, the invention is embodied by a method for recognizing an acoustic signal B produced by a vehicle 10, in particular when this vehicle 10 is moving. This process comprises the following steps, illustrated in the block diagram of Figure 22: identifying a noisy vehicle 10; of course the passage includes the distance from the vehicle 10; of course it is understood that the noisy vehicle may be in motion or may be stationary; switching on a sound level meter 20 of a portable acoustic instrument 1 as described above; aim with the sound level meter 20 in the direction of said noisy vehicle 10; measuring the sound level emitted by the noisy vehicle 10 when it is in a first position P1; determining the distance D between the sound level meter 20 and one of the surfaces 10a, 10b, 10c of the vehicle 10 which is in the first position P1; determining a first normalized sound intensity I1 with respect to a determined reference distance Dr, illustrated in FIG. 1; such a normalized measurement can be determined by various means such as electronic and/or computer means as discussed later; identify the vehicle 10 if the normalized sound intensity I1 at the reference distance Dr is higher than an authorized predetermined standard, for example as described in https://publications.europa.eu/en/publication-detail/- /publication/fe98a835-e656-11e3-8cd4-01aa75ed71a1/language-fr.
[0043] Dans un mode de réalisation la mesure du niveau sonore, la mesure de la dite distance D, ainsi que l'identification du véhicule 10 se font simultanément. Il est bien compris que le terme „simultanément“ est limité par ce qui est possible à réaliser tenant compte des vitesses du son ainsi que la vitesse du signal envoyé au véhicule 10 et partiellement collecté comme dans le cas d'un système radar utilisant un laser. On comprendra que le terme „simultanément“ veut dire que la mesure du niveau sonore, la mesure de la dite distance D, ainsi que l'identification du véhicule se font dans un laps de temps inférieur à la seconde, préférablement inférieur à 500ms ou encore plus préférablement inférieur à 100ms (0.1 sec). In one embodiment, the measurement of the sound level, the measurement of said distance D, as well as the identification of the vehicle 10 are done simultaneously. It is understood that the term "simultaneously" is limited by what is possible to achieve taking into account the speeds of sound as well as the speed of the signal sent to the vehicle 10 and partially collected as in the case of a radar system using a laser. . It will be understood that the term "simultaneously" means that the measurement of the sound level, the measurement of the said distance D, as well as the identification of the vehicle are done in a period of time less than a second, preferably less than 500 ms or even more preferably less than 100ms (0.1 sec).
[0044] La figure 3 montre un schéma bloc du procédé de l'invention. Figure 3 shows a block diagram of the method of the invention.
[0045] La figure 23 illustre un schéma des étapes du procédé de l'invention. [0045] Figure 23 illustrates a diagram of the steps of the method of the invention.
[0046] Lorsqu'un utilisateur entend un véhicule bruyant 10, stationnaire ou en mouvement, il allume l'instrument 1. Celui-ci se met en stand-by. Lorsque le véhicule 10 passe, l'instrument 1 est pointé sur celui-ci et une gâchette intégrée préférablement dans un manche 1c de l'instrument 1 est pressée. Dans une variante le système 1 peut être enclenché automatiquement, par exemple en fonction du niveau de bruit correspondant au volume sonore détecté. Dans un mode préféré trois données sont prises en simultané : le niveau sonore provenant de la direction pointée, la distance de la source pointée et une image du véhicule 10, en particulier de sa plaque d'immatriculation. Il est compris que dans des variantes l'instrument acoustique 1 décrit ci-après peut comprendre des moyens pour aider l'instrument 1 à être orienté vers un véhicule bruyant 10. Ces moyens peuvent comprendre, par exemple, un détecteur de source de chaleur. When a user hears a noisy vehicle 10, stationary or moving, he turns on the instrument 1. This goes into stand-by. When the vehicle 10 passes, the instrument 1 is pointed at it and a trigger integrated preferably in a handle 1c of the instrument 1 is pressed. In a variant, the system 1 can be switched on automatically, for example according to the noise level corresponding to the sound volume detected. In a preferred mode, three data are taken simultaneously: the sound level coming from the direction pointed, the distance from the source pointed and an image of the vehicle 10, in particular of its license plate. It is understood that in variants the acoustic instrument 1 described below can comprise means to help the instrument 1 to be oriented towards a noisy vehicle 10. These means can comprise, for example, a heat source detector.
[0047] Une oreille humaine en bonne santé pour entendre des pressions sonores allant de 20 µPa à 20 Pa. Il en résulte un rapport 1 :1'000'000, peu pratique dans l'utilisation courante. Il a donc été mis en place une échelle logarithmique de niveaux sonores en décibels [dB], qui représente également mieux la perception du son par les humains. Le son se propageant par vague ayant des valeurs tantôt positives, tantôt négatives, il faut prendre la valeur efficace de celui-ci sur la durée de la mesure pour pouvoir avoir une moyenne. La relation entre la pression sonore, la pression efficace et une pression de référence est donné par : [0047] A healthy human ear can hear sound pressures ranging from 20 μPa to 20 Pa. This results in a ratio of 1:1,000,000, which is impractical in everyday use. A logarithmic scale of sound levels in decibels [dB] has therefore been implemented, which also better represents the perception of sound by humans. The sound propagating by wave having values sometimes positive, sometimes negative, it is necessary to take the effective value of this one over the duration of the measure to be able to have an average. The relation between the sound pressure, the effective pressure and a reference pressure is given by:
• p: pression sonore [Pa] • T: intervalle de temps traité [s] • prms: pression efficace [Pa] • pref: pression de référence [20 µPa] • Lp: niveau sonore [dB] • p: sound pressure [Pa] • T: processed time interval [s] • prms: effective pressure [Pa] • pref: reference pressure [20 µPa] • Lp: sound level [dB]
[0048] Lorsque deux sources de son émettent à la même intensité, le niveau sonore en décibels n'est pas doublé, dû à la nature logarithmique des décibels, le niveau augmentera uniquement de 3 décibels. Cette différence diminue si le bruit additionnel est plus petit que le bruit de base. Ltot = 10 log [(p1<2>+p2<2>+p3<2>+p4<2>)/p0<2>] ; Ltot : Niveau sonore total ; pn: Pression sonore à additionner. P0: Pression de référence (20 µPa)When two sound sources emit at the same intensity, the sound level in decibels is not doubled, due to the logarithmic nature of decibels, the level will only increase by 3 decibels. This difference decreases if the additional noise is smaller than the base noise. Ltot = 10 log [(p1<2>+p2<2>+p3<2>+p4<2>)/p0<2>]; Ltot: Total sound level; pn: Sound pressure to be added. P0: Reference pressure (20 µPa)
[0049] Par exemple, si un niveau de 10dB et de 15 dB s'additionnent, le résultat sera 16.2 (le niveau le plus élevé (15) + 1.2). Cette particularité permet de ne pas avoir à isoler la source sonore mesurée : l'instrument étant destiné à sonder les voitures les plus bruyantes, elles couvriront les bruits environnants plus faibles. For example, if a level of 10dB and 15dB are added together, the result will be 16.2 (the highest level (15) + 1.2). This particularity makes it possible not to have to isolate the measured sound source: the instrument being intended to probe the noisiest cars, they will cover the weaker surrounding noises.
Pondération en fonction de la fréquence :Frequency weighting:
[0050] L'oreille peut entendre des fréquences allant de 20 Hz à 20 kHz ; elle a cependant une sensibilité différente selon la fréquence et ce facteur est pris en compte dans la mesure. Une pondération normalisée (pondération A de la norme CEI 61672-1 „Électroacoustique - Sonomètres“) a été établie pour avoir une meilleure représentation du son. Celle-ci est la pondération utilisée dans la plupart des références sur le son, dont les valeurs légales d'émission sonore automobile The ear can hear frequencies ranging from 20 Hz to 20 kHz; however, it has a different sensitivity depending on the frequency and this factor is taken into account in the measurement. A standardized weighting (A weighting of the IEC 61672-1 standard „Electroacoustics - Sound level meters“) has been established to have a better representation of the sound. This is the weighting used in most sound references, including legal automotive noise emission values
[0051] Une valeur de niveau sonore évaluée en décibels selon la pondération A peut s'exprimée en dBA, même si la plupart des appareils et des documents l'indique simplement en dB. L'équation correspondante à la fonction de transfert se présente ainsi : A(f) = 20log10(HA(f)) + 2.00 • HA(f): Gain en fonction de la fréquence • A(f): Gain total [dB][0051] A sound level value evaluated in decibels according to A-weighting can be expressed in dBA, even if most devices and documents indicate it simply in dB. The equation corresponding to the transfer function is as follows: A(f) = 20log10(HA(f)) + 2.00 • HA(f): Gain as a function of frequency • A(f): Total gain [dB]
[0052] Lorsque le son parcourt une distance, il se fait de moins en moins audible. La perte de pression sonore sur la distance rend la mesure de son inutilisable sans la distance avec la source sonore correspondante. Ainsi, lors des mesures de volume sonore pour les contrôles et les normes, une distance normalisée est définie pour pouvoir comparer les résultats. When the sound travels a distance, it becomes less and less audible. The loss of sound pressure over distance makes sound measurement unusable without the distance to the corresponding sound source. Thus, during sound volume measurements for controls and standards, a normalized distance is defined to be able to compare the results.
[0053] Pour une source sonore omnidirectionnelle, l'intensité sonore (exprimée en W/m<2>) diminue selon le rapport 1/r<2>, où r est la distance parcourue par l'onde sonore. L'énergie se répartit uniformément sur la sphère de l'onde sonore et l'aire de celle-ci augmente selon le carré de la distance. Étant donné que l'intensité sonore est proportionnelle au carré de la pression sonore p. Il en résulte que la pression sonore p, contrairement à l'intensité, diminue selon 1/r. For an omnidirectional sound source, the sound intensity (expressed in W/m<2>) decreases according to the ratio 1/r<2>, where r is the distance traveled by the sound wave. The energy is distributed evenly over the sphere of the sound wave and the area of the latter increases according to the square of the distance. Since the sound intensity is proportional to the square of the sound pressure p. It follows that the sound pressure p, contrary to the intensity, decreases according to 1/r.
[0054] Il permet ainsi d'établir la relation p2/p1=r1/r2, ou, en décibels : It thus makes it possible to establish the relationship p2/p1=r1/r2, or, in decibels:
[0055] Dans le procédé de l'invention le but est d'avoir la même mesure sonore qu'importe la distance entre l'instrument acoustique 1 et le véhicule 10. Pour ce faire, une distance de référence dR doit être définie. Plusieurs possibilités sont possibles bien entendu. Par exemple l'on peut se baser sur des méthodes de mesure de son comme effectué lors des contrôles automobiles selon l'ordonnance suisse RS 741.41. (https://www.admin.ch/opc/fr/classifiedcompilation/19950165/index.html) In the method of the invention, the aim is to have the same sound measurement regardless of the distance between the acoustic instrument 1 and the vehicle 10. To do this, a reference distance dR must be defined. Several possibilities are of course possible. For example, it is possible to rely on sound measurement methods as carried out during automobile inspections according to the Swiss ordinance RS 741.41. (https://www.admin.ch/opc/fr/classifiedcompilation/19950165/index.html)
[0056] Comme illustré dans la figure 4 le véhicule 10 doit accélérer au maximum de la ligne AA' à la ligne BB'. L'intensité maximale mesurée par les deux microphones donne le résultat de la mesure. Si on émet l'hypothèse que la voiture est une source sonore ponctuelle à émission omnidirectionnelle, l'intensité maximale se mesurera à 7.5 m de la source. Mesurer la distance avec le véhicule 10 simultanément à la prise de son et ramener l'intensité sonore à ce qu'elle serait à 7.5m permettrait donc d'avoir une bonne approximation du respect ou non des valeurs autorisées. As illustrated in Figure 4 the vehicle 10 must accelerate to the maximum from line AA' to line BB'. The maximum intensity measured by the two microphones gives the result of the measurement. If we hypothesize that the car is a point sound source with omnidirectional emission, the maximum intensity will be measured at 7.5 m from the source. Measuring the distance with the vehicle 10 simultaneously with the sound recording and reducing the sound intensity to what it would be at 7.5 m would therefore make it possible to have a good approximation of whether or not the authorized values were respected.
[0057] Il existe différentes possibilités pour déterminer un niveau sonore à une certaine distance de référence, défini comme un niveau normalisé. Par exemple un circuit électronique peut procéder à une correction du niveau sonore mesuré par le sonomètre 20 tenant compte de la mesure de la distance D entre le sonomètre et une des surfaces du véhicule, sachant que l'intensité sonore diminue dégressivement d'un facteur qui est inversement proportionnel au carré de la dite distance D. Ladite correction de l'effet de dégression du signal et la détermination du niveau sonore à une distance de référence Dr peut se faire aussi ou au moins partiellement par des moyens informatiques. There are different possibilities for determining a sound level at a certain reference distance, defined as a normalized level. For example, an electronic circuit can proceed to a correction of the sound level measured by the sound level meter 20 taking into account the measurement of the distance D between the sound level meter and one of the surfaces of the vehicle, knowing that the sound intensity decreases gradually by a factor which is inversely proportional to the square of said distance D. Said correction of the degression effect of the signal and the determination of the sound level at a reference distance Dr can also be done, or at least partially, by computer means.
[0058] Il est bien compris que l'incertitude de la mesure de la distance D entre le sonomètre 20 et une des surfaces de la voiture 10 sera déterminée par la section du signal qui est incidente sur la dite surface. Dans le cas d'un radar laser par exemple cette section peut-être de moins de 500 mm<2>. Dans le cas d'une mesure de distance d'un véhicule tel qu'une voiture ou une moto la précision de la distance D mesurée est d'environ 20cm sur une distance typique de 30m. It is well understood that the uncertainty of the measurement of the distance D between the sound level meter 20 and one of the surfaces of the car 10 will be determined by the section of the signal which is incident on said surface. In the case of a laser radar, for example, this section may be less than 500 mm<2>. In the case of a distance measurement of a vehicle such as a car or a motorcycle, the precision of the distance D measured is approximately 20cm over a typical distance of 30m.
[0059] Bien entendu des moyens peuvent être mis en oeuvre pour pouvoir mesurer le niveau sonore à des distances supérieures à 100 m, par exemple 200 m ou 300 m. Dans ce cas des moyens plus sophistiqués doivent être déployés tel qu'un filtrage de certaines fréquences sonores typiques générés par le véhicule. Afin d'augmenter la sensibilité de la détection sonore, plusieurs sonomètres peuvent être intégrés dans l'instrument acoustique, ces sonomètres 20 peuvent avoir des caractéristiques de directivité ou de sensibilités différentes. Of course, means can be implemented to be able to measure the sound level at distances greater than 100 m, for example 200 m or 300 m. In this case, more sophisticated means must be deployed, such as filtering certain typical sound frequencies generated by the vehicle. In order to increase the sensitivity of sound detection, several sound level meters can be integrated into the acoustic instrument, these sound level meters 20 can have different directivity or sensitivity characteristics.
[0060] Les normes de niveaux de bruit tolérés sont bien entendu différentes selon les pays. Par exemple selon l'ordonnance RS 741.41 de la loi suisse sur l'émission en matière de volume sonore des véhicules à moteurs, les valeurs autorisées pour les voitures sont directement liées aux normes européennes en vigueur. Une mesure de volume sonore à une distance de référence préalablement choisie est montrée dans la figure 4, dans laquelle cette distance Dr est de 7.5m [0060] The standards for tolerated noise levels are of course different depending on the country. For example, according to Ordinance RS 741.41 of the Swiss law on emissions with regard to the sound volume of motor vehicles, the values authorized for cars are directly linked to the European standards in force. A sound volume measurement at a previously chosen reference distance is shown in figure 4, in which this distance Dr is 7.5m
[0061] Dans un mode d'exécution le niveau sonore du véhicule ainsi que la distance D du véhicule par rapport au sonomètre 20 sont mesurés aussi dans une deuxième position P2 du véhicule 10, comme illustré dans la figure 2 où le véhicule représenté est un drone 10. In one embodiment, the sound level of the vehicle as well as the distance D of the vehicle with respect to the sound level meter 20 are also measured in a second position P2 of the vehicle 10, as illustrated in FIG. 2 where the vehicle represented is a drone 10.
[0062] Dans un mode d'exécution au moins une deuxième valeur de l'intensité sonore normalisée I2 est déterminée. Bien entendu plusieurs valeurs de l'intensité normalisée peuvent être déterminées pour une ou plusieurs positions du véhicule 10. [0062] In one embodiment, at least one second value of the normalized sound intensity I2 is determined. Of course, several values of the normalized intensity can be determined for one or more positions of the vehicle 10.
[0063] Dans une variante la moyenne de la dite première I1 et deuxième I2 valeur de l'intensité normalisée est déterminée, la dite moyenne étant déterminée pour un spectre de fréquences prédéterminés. Ceci permet d'obtenir une valeur plus fiable du bruit sonore normalisé. In a variant, the average of said first I1 and second I2 value of the normalized intensity is determined, said average being determined for a spectrum of predetermined frequencies. This makes it possible to obtain a more reliable value of the normalized sound noise.
[0064] Dans un mode d'exécution l'identification du véhicule 10 se fait par l'identification du matricule du véhicule 10, ce qui se fait typiquement quand le véhicule 10 est une voiture ou camion ou moto voire vélomoteurs. Des engins volants peuvent également comprendre un matricule ou un code qui les identifie. In one embodiment, the identification of the vehicle 10 is done by identifying the registration number of the vehicle 10, which is typically done when the vehicle 10 is a car or truck or motorcycle or even mopeds. Flying machines can also include a registration number or a code which identifies them.
[0065] Dans une variante l'identification du véhicule 10 se fait par la reconnaissance de la forme et/ou de la marque du véhicule 10. Ceci peut avoir plusieurs utilités par exemple lors de test de comparaison de plusieurs types de véhicules, comme par exemple des voitures ou des drones. In a variant, the identification of the vehicle 10 is done by recognizing the shape and/or the brand of the vehicle 10. This can have several uses, for example during comparison tests of several types of vehicles, such as example cars or drones.
[0066] Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la reconnaissance d'un matricule 12. Comme illustré, l'identification du véhicule 10 peut se faire par la reconnaissance du matricule 12 du véhicule 10 et de la forme et/ou de la marque du véhicule 10. Of course, the invention is not limited to the recognition of a serial number 12. As illustrated, the identification of the vehicle 10 can be done by recognizing the serial number 12 of the vehicle 10 and the shape and/or of the vehicle brand 10.
[0067] Dans un mode d'exécution l'identification du véhicule 10 est faite par la reconnaissance d'un code d'identification C intégré au véhicule 10. Il est compris ici que ledit code d'identification C est un code apparent sur le véhicule ou détectable par un instrument tel qu'un code à barres et peut être autre que le matricule 20 du véhicule 10. In one embodiment the identification of the vehicle 10 is made by the recognition of an identification code C integrated into the vehicle 10. It is understood here that said identification code C is an apparent code on the vehicle or detectable by an instrument such as a bar code and may be other than the serial number 20 of the vehicle 10.
[0068] Ledit code C peut servir à plus facilement reconnaître un véhicule. Le code C peut également être appliqué d'une manière adaptée pour faciliter la lecture du code tel qu'en une matière fluorescente. Le code C peut être conçu aussi pour diminuer le risque que le détenteur du véhicule ne modifie le véhicule pour empêcher de lire le matricule ou ledit code, par exemple en utilisant une couche antireflet ou une couche dispersant la lumière provenant du système de reconnaissance du code. Dans le futur par exemple des véhicules 10 comme les drones seront dotés probablement aussi d'un matricule ou d'un code C permettant d'identifier leur propriétaire ou additionnellement d'autres propriétés du véhicule 10. Lesdites propriétés peuvent être des propriétés optiques. D'une manière avantageuse ledit code C peut comprendre des structures augmentant la réflectivité. Ledit code C peut être un code à barres et peut également comprendre des structures réfléchissant particulièrement bien dans un domaine spectral prédéfini comme, par exemple, une gamme de longueurs d'onde entre 550nm et 690nm. Said code C can be used to more easily recognize a vehicle. The C code may also be applied in a manner suitable to facilitate reading of the code such as in a fluorescent material. The C code can also be designed to reduce the risk that the vehicle owner will modify the vehicle to prevent the serial number or said code from being read, for example by using an anti-reflective layer or a layer that disperses the light coming from the code recognition system. . In the future, for example, vehicles 10 such as drones will probably also be provided with a registration number or a code C making it possible to identify their owner or additionally other properties of the vehicle 10. Said properties can be optical properties. Advantageously, said C code may comprise structures increasing the reflectivity. Said code C can be a bar code and can also comprise structures which reflect particularly well in a predefined spectral domain such as, for example, a range of wavelengths between 550 nm and 690 nm.
[0069] La mesure de la distance peut se faire par différentes méthodes. Une première méthode directe consiste à utiliser un système radar comme illustré dans la figure 1. Un tel radar peut être un radar basé sur un système optique comprenant un laser. De tels systèmes radar sont connus et ne sont pas commentés en plus de détails ici. La méthode de l'invention peut être mise en oeuvre de diverses façons permettant non seulement de déterminer le nouveau sonore mais additionnellement déterminer en même temps la vitesse ou la distance parcourue par un véhicule. Par exemple la figure 2 montre une situation de mesure de bruit d'un drone 10 qui se déplace d'une première position à une deuxième position sur une distance parcourue P. En visant le véhicule dans les deux positions et en mesurant les distances dans les deux positions P1, P2 il est possible de déduire la distance parcourue par le véhicule 10 à l'aide d'un instrument acoustique 1 qui comprend un système GPS ou un accéléromètre. D'une manière similaire il existe des situations ou la distance parcourue P par le véhicule est connue (par exemple un train à vitesse constante) il suffit de pointer l'instrument acoustique 1 dans deux directions pour pouvoir déduire les distance d1, d2 du véhicule au sonomètre. Bien entendu avantageusement plusieurs méthodes de mesure de distance peuvent être déployées par un seul instrument 1, par exemple la combinaison d'une technique de triangulation et une mesure radar. The distance measurement can be done by different methods. A first direct method consists in using a radar system as illustrated in FIG. 1. Such a radar can be a radar based on an optical system comprising a laser. Such radar systems are known and are not commented on in more detail here. The method of the invention can be implemented in various ways making it possible not only to determine the new sound but additionally to determine at the same time the speed or the distance traveled by a vehicle. For example, FIG. 2 shows a noise measurement situation of a drone 10 which is moving from a first position to a second position over a distance traveled P. By aiming at the vehicle in the two positions and by measuring the distances in the two positions P1, P2 it is possible to deduce the distance traveled by the vehicle 10 using an acoustic instrument 1 which comprises a GPS system or an accelerometer. In a similar way there are situations where the distance traveled P by the vehicle is known (for example a train at constant speed) it suffices to point the acoustic instrument 1 in two directions to be able to deduce the distances d1, d2 of the vehicle on the sound level meter. Of course, several distance measurement methods can advantageously be deployed by a single instrument 1, for example the combination of a triangulation technique and a radar measurement.
[0070] Dans une variante avantageuse un signal d'alarme peut être généré et envoyé au véhicule signalant que le véhicule 10 est trop bruyant. In an advantageous variant, an alarm signal can be generated and sent to the vehicle indicating that the vehicle 10 is too noisy.
[0071] Dans une autre variante le signal d'alarme est affiché à l'intérieur du véhicule 10 afin d'alerter le conducteur du véhicule 10 bruyant. In another variant, the alarm signal is displayed inside the vehicle 10 in order to alert the driver of the noisy vehicle 10.
[0072] Dans un mode d'exécution ledit instrument acoustique 1 comprend des moyens pour déterminer et enregistrer le spectre sonore du véhicule 10 bruyant. Ceci permet d'identifier plus facilement l'origine du bruit produit par le véhicule, ce qui peut être avantageusement exploité pour identifier une amélioration du véhicule à communiquer à son conducteur. Dans des véhicules de luxe par exemple des informations comme le contenu spectral du bruit détecté par l'instrument acoustique 1 peuvent être transmises à son conducteur ou au système de pilotage autonome du véhicule. In one embodiment, said acoustic instrument 1 comprises means for determining and recording the sound spectrum of the noisy vehicle 10 . This makes it easier to identify the origin of the noise produced by the vehicle, which can be advantageously used to identify an improvement in the vehicle to be communicated to its driver. In luxury vehicles, for example, information such as the spectral content of the noise detected by the acoustic instrument 1 can be transmitted to its driver or to the autonomous piloting system of the vehicle.
[0073] Dans une variante avantageuse l'instrument acoustique 1 peut comprendre des moyens de visualisation de la distribution du bruit autour d'un véhicule, similaire à une analyse thermographique des fuites de chaleur d'un bâtiment. Dans ce cas par exemple des zones rouges peuvent visualiser des dépassements locaux d'au moins 50% de la norme, une couleur orange quand le niveau sonore est situé entre +30% et 50% du niveau sonore normalisé autorisé, et des zones vertes indiqueraient des zones ou le niveau sonore est largement en dessous des normes par exemple moins que 30% de la norme autorisée. [0073] In an advantageous variant, the acoustic instrument 1 can comprise means for displaying the distribution of noise around a vehicle, similar to a thermographic analysis of heat leaks from a building. In this case, for example, red zones can visualize local overruns of at least 50% of the standard, an orange color when the sound level is between +30% and 50% of the authorized normalized sound level, and green zones would indicate areas where the noise level is well below the standards, for example less than 30% of the authorized standard.
[0074] Le niveau de bruit mesurable correspondant au volume sonore émis par une source dépend des caractéristiques du sonomètre, c'est à dire sa directivité, et la distance mesurable dépend c'est à dire des moyens techniques mis en oeuvre pour mesurer cette distance. Avec l'évolution des microphones et des lasers du commerce on peut raisonnablement s'attendre à ce qu'une mesure de bruit à des distances supérieures 100 m puisse être déterminée. The measurable noise level corresponding to the sound volume emitted by a source depends on the characteristics of the sound level meter, i.e. its directivity, and the measurable distance depends, i.e. on the technical means used to measure this distance. . With the development of commercial microphones and lasers it can reasonably be expected that a noise measurement at distances greater than 100 m can be determined.
[0075] L'invention est aussi réalisée par un instrument acoustique 1 pour reconnaître un signal acoustique produit par un véhicule 10. L'instrument 1 de l'invention correspond à plusieurs critères désirés: l'instrument de l'invention doit être léger et rapidement utilisable quand la situation se présente; la mesure doit permettre d'avoir une estimation du niveau de bruit émis pour savoir si la norme d'émission maximale est respectée ou non; la valeur du bruit doit correspondre au bruit perceptible par l'oreille humaine dans un rayon de 7 à 10 mètres autour de la source ; l'instrument acoustique 1 ne doit pas forcément servir de référence pour une contravention. Il doit surtout déterminer si un véhicule doit passer un contrôle d'émission sonore selon les normes légales ; l'instrument doit être utilisable jusqu'à une portée d'environ 100 mètres ; le système doit fonctionner sans être rechargé au minimum pendant 8h à 10h, correspondant à une journée de travail d'un opérateur.The invention is also embodied by an acoustic instrument 1 for recognizing an acoustic signal produced by a vehicle 10. The instrument 1 of the invention corresponds to several desired criteria: the instrument of the invention must be light and quickly usable when the situation arises; the measurement must make it possible to have an estimate of the level of noise emitted to know whether the maximum emission standard is respected or not; the noise value must correspond to the noise perceptible by the human ear within a radius of 7 to 10 meters around the source; the acoustic instrument 1 does not necessarily have to be used as a reference for a fine. Above all, he must determine whether a vehicle must pass a noise emission test according to legal standards; the instrument must be usable up to a range of approximately 100 meters; the system must operate without being recharged for at least 8h to 10h, corresponding to one working day for an operator.
[0076] Plus précisément l'instrument de détection acoustique 1 de l'invention, illustré dans la figure 1a, 1b, 2 comprend au moins: des moyens pour mesurer la distance D du véhicule 10 relatif au sonomètre 20 ; une unité de mémorisation de seuils de détection du niveau sonore ; des moyens de correction pour déterminer l'intensité sonore normalisée à une distance de référence Dr préalablement déterminée ; une interface homme-machine 1a pour afficher le niveau sonore émis normalisée relatif à une distance de référence Dr préalablement choisie ; des moyens pour identifier le véhicule 10.More specifically the acoustic detection instrument 1 of the invention, illustrated in Figure 1a, 1b, 2 comprises at least: means for measuring the distance D of the vehicle 10 relative to the sound level meter 20; a unit for storing sound level detection thresholds; correction means for determining the normalized sound intensity at a previously determined reference distance Dr; a man-machine interface 1a for displaying the normalized sound level emitted relative to a previously chosen reference distance Dr; means for identifying the vehicle 10.
[0077] Dans un mode de réalisation les dits moyens de correction sont des moyens électroniques ou des moyens informatiques. Dans une variante lesdits moyens de correction sont une combinaison d'un circuit électronique et des moyens informatiques. In one embodiment, said correction means are electronic means or computer means. In a variant, said correction means are a combination of an electronic circuit and computer means.
[0078] Lesdits moyens de correction permettent de prendre en compte les effets d'atténuation du bruit (aussi défini comme effet de dégression). Cette correction est effectuée par un processeur juste après une conversion en décibels avec un filtre numérique. La formule utilisée est la simple addition logarithmique précédemment évoquée, qui n'est d'autre que 1/ (r<2>) convertit en logarithme. Elle est effectuée dans l'étape „Traitement de données“ illustrée dans la fig.3, ou plus précisément dans „Calcul des dBA + Affichage“ de la fig.15. Il s'agit d'un calcul physique effectué par l'unité de calcul (le processeur) avec les données mesurées. Contrairement aux méthodes antérieures dans ce genre de calcul un filtre numérique programmé est utilisé plutôt qu'un filtre analogique, comme expliqué plus loin. Said correction means make it possible to take into account the noise attenuation effects (also defined as a degression effect). This correction is carried out by a processor just after a conversion into decibels with a digital filter. The formula used is the simple logarithmic addition mentioned above, which is none other than 1/ (r<2>) converted into a logarithm. It is performed in the „Data processing“ step illustrated in fig.3, or more precisely in „Calculating dBA + Display“ in fig.15. It is a physical calculation performed by the calculation unit (the processor) with the measured data. Unlike previous methods in this kind of calculation a programmed digital filter is used rather than an analog filter, as explained later.
[0079] Dans un mode de réalisation les dites moyens pour identifier le véhicule 10 comprennent un système de vision 40 permettant de reconnaître la plaque d'immatriculation 12 du véhicule 10 et/ou de reconnaître la marque et/ou le type du véhicule. In one embodiment, said means for identifying the vehicle 10 comprise a vision system 40 making it possible to recognize the license plate 12 of the vehicle 10 and/or to recognize the brand and/or the type of the vehicle.
[0080] Dans un mode de réalisation l'instrument acoustique 1 comprend également un affichage 1a du niveau sonore non normalisé. L'instrument 1 peut comprendre une interface 1b comprenant des moyens pour programmer des paramètres de l'instrument tel qu'un clavier 1e. L'instrument 1 peut également comprendre des éléments d'alerte 1d qui peuvent être des éléments sonores ou optiques pour indiquer le niveau du son détecté. In one embodiment, the acoustic instrument 1 also includes a display 1a of the non-standard sound level. The instrument 1 can comprise an interface 1b comprising means for programming parameters of the instrument such as a keyboard 1e. The instrument 1 can also include warning elements 1d which can be sound or optical elements to indicate the level of sound detected.
[0081] Dans un mode de réalisation l'instrument acoustique 1 comprend au moins deux sonomètres et/ou deux moyens pour mesurer la distance D du véhicule relative au sonomètre 20. Lesdits sonomètres et/ou les deux moyens pour mesurer la distance D peuvent être différents In one embodiment, the acoustic instrument 1 comprises at least two sound level meters and/or two means for measuring the distance D from the vehicle relative to the sound level meter 20. Said sound level meters and/or the two means for measuring the distance D can be different
[0082] Dans un mode de réalisation les moyens pour mesurer la distance D du véhicule 10 relative au sonomètre 20 sont des moyens optiques. In one embodiment, the means for measuring the distance D from the vehicle 10 relative to the sound level meter 20 are optical means.
[0083] Dans un mode de réalisation les moyens optiques 4 comprennent au moins un laser. [0083] In one embodiment, the optical means 4 comprise at least one laser.
[0084] Dans un mode de réalisation les moyens pour mesurer la distance D du véhicule 10 comportent un système radar. In one embodiment, the means for measuring the distance D of the vehicle 10 comprise a radar system.
[0085] Dans un mode de réalisation les moyens pour mesurer la distance D du véhicule 10 comprennent un système utilisant des techniques de triangulation, tel qu'illustré dans les figures 2, 17. In one embodiment, the means for measuring the distance D of the vehicle 10 comprise a system using triangulation techniques, as illustrated in Figures 2, 17.
[0086] Dans une variante avantageuse l'instrument acoustique 1 de l'invention peut comprendre au moins deux sonomètres 40, le cas échéant différents. Dans une autre variante l'instrument acoustique 1 de l'invention peut comprendre au moins deux systèmes de mesure de distance et/ou au moins deux systèmes de prise de vue. Par exemple un des systèmes de vision peut avoir un grand angle de vue et le deuxième peut avoir un agrandissement élevé. Les dits deux systèmes de prise de vue peuvent être intégrés dans un seul et comprendre une optique zoom. Dans une variante cette optique zoom peut être déclenchée en fonction d'un niveau de bruit mesuré et en fonction d'un niveau prédéterminé programmé dans l'instrument acoustique 1. In an advantageous variant, the acoustic instrument 1 of the invention may comprise at least two sound level meters 40, which may be different. In another variant, the acoustic instrument 1 of the invention may comprise at least two distance measurement systems and/or at least two imaging systems. For example, one of the vision systems can have a wide viewing angle and the second can have a high magnification. Said two shooting systems can be integrated into a single one and include zoom optics. In a variant, this zoom lens can be triggered according to a measured noise level and according to a predetermined level programmed in the acoustic instrument 1.
[0087] Il est bien entendu que l'instrument acoustique 1 de l'invention peut être mis en oeuvre pour tout véhicule en stationnement. Dans un mode d'utilisation ou le véhicule est à l'arrêt la mesure de la distance peut être inactive. It is understood that the acoustic instrument 1 of the invention can be implemented for any parked vehicle. In a mode of use where the vehicle is stationary, the distance measurement may be inactive.
[0088] Dans un mode de réalisation l'instrument acoustique 1 est agencé afin de pouvoir réaliser des mesures de bruits à des distances supérieurs à 150m voire plus de 200m. In one embodiment, the acoustic instrument 1 is arranged so as to be able to carry out noise measurements at distances greater than 150m or even more than 200m.
[0089] Dans un mode de réalisation l'instrument acoustique a la taille d'un téléphone portable ayant préférablement une longueur entre 10cm et 25cm, une largeur entre 5cm et 15cm et une épaisseur entre 3 et 20 mm. In one embodiment, the acoustic instrument is the size of a mobile phone, preferably having a length between 10cm and 25cm, a width between 5cm and 15cm and a thickness between 3 and 20 mm.
[0090] Exemple d'une réalisation d'un prototype d"instrument acoustique 1 selon l'invention : Example of an embodiment of an acoustic instrument prototype 1 according to the invention:
Implémentation de la mesure sonore :Sound measurement implementation:
[0091] La figure 5 montre un exemple de l'implémentation d'une acquisition sonore [0091] Figure 5 shows an example of the implementation of a sound acquisition
[0092] Le prototype est basé sur un nano-ordinateur monocarte, en particulier un Raspberry Pi 2 (réf : https://fr.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi). Les étapes suivantes sont exécutées. The prototype is based on a single-board nanocomputer, in particular a Raspberry Pi 2 (ref: https://fr.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi). The following steps are executed.
[0093] Lorsque l'utilisateur veut prendre une mesure, le Raspberry Pi envoie un signal à un microcontrôleur PIC. Le signal amplifié d'un microphone est relié dans un convertisseur analogique-numérique AD de celui-ci, qui l'échantillonne et le stock dans une mémoire vive de type RAM. Lorsque le PIC indique avoir terminé l'échantillonnage, le Raspberry Pi récupère les valeurs des mémoires et les garde en interne. L'utilisateur peut alors choisir d'afficher la valeur convertie en dBA ou de créer un fichier .wav pour écouter ou traiter l'enregistrement. When the user wants to take a measurement, the Raspberry Pi sends a signal to a PIC microcontroller. The amplified signal from a microphone is connected to an analog-digital converter AD of the latter, which samples it and stores it in a random access memory of the RAM type. When the PIC indicates that it has finished sampling, the Raspberry Pi retrieves the values from the memories and keeps them internally. The user can then choose to display the converted value in dBA or to create a .wav file to listen to or process the recording.
Implémentation du microphoneMicrophone implementation
[0094] La première étape pour enregistrer du son est de mesurer la sortie d'un microphone. Le microphone du prototype est un modèle CMI-4537-SN69 de CUI inc. pour son faible prix, sa directivité unidirectionnelle et sa simplicité d'utilisation. Son signal est amplifié grâce à amplificateur audio LM386 de Texas Instruments, comme illustré dans la figure 6. [0094] The first step in recording sound is to measure the output of a microphone. The prototype microphone is a model CMI-4537-SN69 from CUI inc. for its low price, unidirectional directivity and ease of use. Its signal is amplified using the Texas Instruments LM386 audio amplifier, as shown in Figure 6.
[0095] La résistance R1 et le condensateur C1 constituent le schéma classique pour alimenter et retirer la composante continue du microphone. Le potentiomètre R2 permet de régler le gain de l'entrée, le condensateur C2 permet d'avoir le gain maximum de l'amplificateur (200) tandis que les condensateurs C3 et C4 ainsi que la résistance R3 sont des recommandations du fabriquant. Le condensateur C5 permet de faire un filtrage de l'entrée pour couper les perturbations issues de la communication entre d'autres composants (voir échantillonnage). Il forme un filtre RC avec le potentiomètre avec une fréquence de coupure d'environ 26.5 kHz. Cette valeur varie avec la valeur de R2, mais ces variations ne sont pas assez importantes dans notre plage d'utilisation pour avoir une influence sur la sortie. Un deuxième filtre RC à 25.5 kHz (R4 et C6) est placé en sortie pour éliminer les restes de bruit qui sont amplifiés par le circuit. [0095] Resistor R1 and capacitor C1 constitute the classic diagram for supplying and withdrawing the DC component of the microphone. Potentiometer R2 allows to adjust the gain of the input, capacitor C2 allows to have the maximum gain of the amplifier (200) while capacitors C3 and C4 as well as resistor R3 are manufacturer's recommendations. Capacitor C5 is used to filter the input to cut out disturbances from communication between other components (see sampling). It forms an RC filter with the potentiometer with a cutoff frequency of around 26.5 kHz. This value varies with the value of R2, but these variations are not large enough in our operating range to have an influence on the output. A second RC filter at 25.5 kHz (R4 and C6) is placed at the output to eliminate the remains of noise which are amplified by the circuit.
[0096] Le condensateur série proposé à la sortie par le fabriquant a été retiré. Celui-ci a pour vocation de supprimer la composante continue DC du signal. Cependant, pour simplifier l'alimentation du système à une alimentation continue DC unique, cette composante doit être conservée. Il faut noter que la valeur de sortie du LM386 n'est pas rail-to-rail. Pour une alimentation de 3.3 V, la plage de sortie s'étend de 600 mV à 2.6 V, avec une valeur centrale de 1.6 V faisant office d'offset. [0096] The series capacitor proposed at the output by the manufacturer has been removed. The purpose of this is to remove the DC DC component from the signal. However, to simplify powering the system to a single DC DC power supply, this component should be retained. It should be noted that the output value of the LM386 is not rail-to-rail. For a 3.3 V supply, the output range extends from 600 mV to 2.6 V, with a central value of 1.6 V acting as an offset.
[0097] Le microphone utilisé a une directivité unidirectionnelle comme illustré dans la figure 7 : il capte bien le son devant lui, légèrement sur les côtés et quasiment pas derrière. Un bruit élevé couvrira les sons plus faibles. L'utilisation d'un microphone unidirectionnel permet en plus d'atténuer les sons venus d'autres directions que celle pointée, ce qui améliore encore la précision de la mesure. The microphone used has a unidirectional directivity as illustrated in FIG. 7: it picks up the sound well in front of it, slightly on the sides and almost not behind. High noise will drown out lower sounds. The use of a unidirectional microphone also makes it possible to attenuate sounds coming from directions other than the one pointed, which further improves the precision of the measurement.
ÉchantillonnageSampling
[0098] Pour pouvoir enregistrer des valeurs analogiques comme le son, il faut procéder à un échantillonnage. Selon le théorème de Nyquist-Shannon, la fréquence d'échantillonnage minimum doit être de 40 kHz (deux fois la fréquence maximale mesurée, dans notre cas la fréquence maximale audible 20 kHz). Il existe cependant un phénomène de repliement, illustré dans la figure 8, pouvant survenir si des signaux existent au-dessus de 20 kHz : ils seraient repliés en miroir sur Fs/2 pour finir sur la bande audible et engendrer du bruit. In order to be able to record analog values such as sound, sampling must be carried out. According to the Nyquist-Shannon theorem, the minimum sampling frequency should be 40 kHz (twice the maximum measured frequency, in our case the maximum audible frequency 20 kHz). However, there is a aliasing phenomenon, illustrated in figure 8, which can occur if signals exist above 20 kHz: they would be mirror-aliased on Fs/2 to end up on the audible band and generate noise.
[0099] Pour limiter ceci, la fréquence d'échantillonnage est portée à 100 kHz. Les fréquences susceptibles de se replier sur la bande audible commenceraient à 80 kHz, fréquences à laquelle les signaux sont bien mieux coupés par les filtres. La durée d'échantillonnage est définie à une seconde, compromis entre rapidité de capture et cohérence des données : il y aura donc 100'000 échantillons par mesures. To limit this, the sampling frequency is increased to 100 kHz. Frequencies likely to fold into the audible band would start at 80 kHz, frequencies at which signals are much better cut by filters. The sampling time is set to one second, a compromise between capture speed and data consistency: there will therefore be 100,000 samples per measurement.
Implémentation du microcontrôleur PICPIC microcontroller implementation
[0100] Un Raspberry Pi ne possède pas d'horloge temps réel et ses systèmes d'exploitation ne permettent pas ce genre d'application. Cette tâche est donc confiée à un deuxième processeur. Dû à sa relative simplicité d'utilisation et à l'accès au matériel de programmation nécessaire, un microcontrôleur PIC32 MX170F256B de Microchip a été utilisé. Celui-ci possède un convertisseur AD interne 10 bits, un port SPI et la possibilité d'utiliser un oscillateur externe pour accélérer ses modules. [0100] A Raspberry Pi does not have a real-time clock and its operating systems do not allow this kind of application. This task is therefore entrusted to a second processor. Due to its relative ease of use and access to the necessary programming hardware, a PIC32 MX170F256B microcontroller from Microchip was used. This one has an internal 10-bit AD converter, an SPI port and the ability to use an external oscillator to accelerate its modules.
[0101] Le PIC32 illustré dans la figure 9 contient plus de module qu'il n'a de pattes ; il offre la possibilité de choisir les pattes sur lesquelles les modules sont utilisés. Ceci inclut le module de programmation (RB0 et RB1), le convertisseur AD (RB3) et le SPI (RB11, RB13, RB14). Les signaux „Busy“ et „Start“, utilisé pour communiquer avec le Raspberry Pi, ainsi que la sélection de RAM sont placés sur des entrées-sorties classiques. The PIC32 shown in Figure 9 contains more modules than it has legs; it offers the possibility of choosing the legs on which the modules are used. This includes the programming module (RB0 and RB1), the AD converter (RB3) and the SPI (RB11, RB13, RB14). The „Busy“ and „Start“ signals, used to communicate with the Raspberry Pi, as well as the RAM selection are placed on conventional inputs-outputs.
Implémentation mémoire RAMRAM memory implementation
[0102] Le microcontrôleur ne possède pas assez de mémoire RAM pour stocker tous les échantillons. L'échantillonnage étant fait sur 10 bits, les données seraient stockées sur 2 octets. Il en revient à une quantité totale de donnée de 200'000 octets pour une seconde à 100 kHz. Pour stocker ces valeurs pendant l'échantillonnage, il est ainsi nécessaire d'avoir recours à des mémoires externes très rapide. Deux mémoires SRAM 23LC1024 de 128 Ko communiquant en SPI (SPI : une interface de communication série, en anglais Serial Peripheral Interface), illustré en figure 10, ont été choisies pour le prototype il n'y avait pas de mémoire en boitier DIL (pour prototypage) ayant suffisamment de place pour stocker toutes les données dans une seule d'entre elles. The microcontroller does not have enough RAM memory to store all the samples. The sampling being done on 10 bits, the data would be stored on 2 bytes. This amounts to a total amount of data of 200,000 bytes for one second at 100 kHz. To store these values during sampling, it is thus necessary to have recourse to very fast external memories. Two 128 KB 23LC1024 SRAM memories communicating in SPI (SPI: a serial communication interface, in English Serial Peripheral Interface), illustrated in figure 10, were chosen for the prototype there was no memory in DIL box (for prototyping) having enough room to store all the data in just one of them.
[0103] Les deux mémoires sont branchées en parallèle sur le bus SPI, elles sont sélectionnées chacune à leur tour par le processeur. The two memories are connected in parallel on the SPI bus, they are each selected in turn by the processor.
[0104] La mesure d'une écriture sur RAM en SPI est illustrée en figure 11. The measurement of a write to RAM in SPI is illustrated in figure 11.
[0105] Les symboles MOSI et SCLK dans les figures 11 et 12 sont définis par : • MOSI: Master Out Slave In: Le SPI utilise un système maitreesclave, ce qui signifie qu'un dispositif fait les demandes et donne les ordres (maitre) et que l'autre ne peut que répondre (esclave). La pin MOSI représente la patte de sortie pour le maitre et ainsi la patte d'entrée pour l'esclave (ligne où sont envoyés les ordres) ; • MISO: Master In Slave Out : Patte d'entrée pour le maitre et patte de sortie pour l'esclave (ligne où sont envoyés les réponses); • SCLK: Serial Clock: fil sur lequel tourne un „clock“ (c.à.d une horloge, signal carré périodique d'une fréquence définit) servant à synchroniser la communication.[0105] The MOSI and SCLK symbols in figures 11 and 12 are defined by: • MOSI: Master Out Slave In: The SPI uses a master-slave system, which means that a device makes the requests and gives the orders (master) and that the other can only respond (slave). The MOSI pin represents the output pin for the master and thus the input pin for the slave (line where the orders are sent); • MISO: Master In Slave Out: Input pin for the master and output pin for the slave (line where the responses are sent); • SCLK: Serial Clock: wire on which rotates a „clock“ (ie a clock, periodic square signal of a defined frequency) used to synchronize the communication.
[0106] Dans l'exemple ci-dessus l'instruction arrive en premier (0x02 pour une écriture), puis l'adresse concernée sur 24 bits, et enfin deux octets de données. La mémoire est configurée pour fonctionner de manière séquentielle ; lorsqu'on écrit un octet supplémentaire sans redonner d'ordre, il sera écrit dans l'adresse suivante. Dans cet exemple, 0x01 sera écrit dans l'adresse 0x00D772 et 0xFF dans 0x00D773. Les données sont sur 16 bits (10 bits du convertisseur AD arrondi au supérieur), elles sont donc stockées sur deux octets. L'adresse doit ainsi être incrémentée deux par deux. In the above example, the instruction arrives first (0x02 for a write), then the 24-bit address concerned, and finally two data bytes. Memory is configured to operate sequentially; when an additional byte is written without reordering, it will be written to the next address. In this example, 0x01 will be written to address 0x00D772 and 0xFF to 0x00D773. The data is on 16 bits (10 bits from the AD converter rounded up), so it is stored on two bytes. The address must therefore be incremented two by two.
[0107] La lecture se passe de manière similaire à l'écriture et est illustrée dans la figure 12 : l'instruction est envoyée (0x03 pour lecture), puis l'adresse. Ensuite, l'horloge envoie deux groupes de huit coups d'horloge pour recueillir les deux octets sur une ligne MISO non affichée ici. Le premier sera celui de l'adresse demandée, et le second celui de l'adresse suivante. Reading happens in a similar way to writing and is illustrated in FIG. 12: the instruction is sent (0x03 for reading), then the address. Then the clock sends two groups of eight clock ticks to collect the two bytes on a MISO line not shown here. The first will be that of the requested address, and the second that of the following address.
Implémentation Raspberry PiRaspberry Pi Implementation
[0108] Comme présenté sur le schéma bloc, le Raspberry Pi doit communiquer avec le microcontrôleur PIC et avec les RAMs comme illustré dans la figure 13. Celui-ci possède un module SPI intégré ainsi que divers entrées-sorties. Le Raspberry Pi possède également un port UART qui servira lors de l'implémentation du capteur de distance. Cette partie est discutée dans le chapitre lui étant dédié. As shown in the block diagram, the Raspberry Pi must communicate with the PIC microcontroller and with the RAMs as shown in Figure 13. This has an integrated SPI module as well as various inputs-outputs. The Raspberry Pi also has a UART port which will be used when implementing the distance sensor. This part is discussed in the chapter dedicated to it.
[0109] Pour une meilleure accessibilité et flexibilité lors des tests, un logiciel a été développé sur un système d'exploitation Linux (Raspbian). Celui-ci a été programmé en utilisant QT Creator pour pouvoir avoir une interface graphique agréable d'utilisation. Ceci permet de tester et modifier le code, ainsi que traiter les résultats directement sur le système d'exploitation. Le Raspberry Pi du prototype nécessite un clavier et une souris branchés sur les ports USB ainsi qu'un écran sur le port HDMI, ce qui ne sera plus nécessaire lors de l'industrialisation du système. For better accessibility and flexibility during testing, software has been developed on a Linux operating system (Raspbian). This one was programmed using QT Creator to be able to have a user-friendly graphical interface. This allows testing and modifying the code, as well as processing the results directly on the operating system. The Raspberry Pi of the prototype requires a keyboard and a mouse connected to the USB ports as well as a screen on the HDMI port, which will no longer be necessary during the industrialization of the system.
Programmation du PICPIC Programming
[0110] Lorsque le système est enclenché, la fonction main patiente jusqu'à ce que le Raspberry Pi lui demande de faire un échantillonnage (figure 14). Dès que celui-ci met le signal „Start“ à 1, le PIC passe le signal „Busy“ au niveau haut. S'ensuit l'initialisation et le démarrage des modules SPI, ADC et timer, ainsi que le lancement de la conversion AD et l'initialisation des RAMs. La fonction main se remet ensuite en attente jusqu'à la fin de l'échantillonnage. Pendant ce temps, le timer va appeler son interruption toute les 10 µs pour récupérer les valeurs. Pendant l'interruption, on lit tout d'abord la valeur du convertisseur AD et on demande au PIC de relancer une conversion. Lancer la conversion à ce moment permet de l'effectuer en parallèle avec l'envoie des données à la RAM, ce qui permet d'économiser du temps. S'en suit la sélection de la RAM avec laquelle on veut communiquer en SPI, puis l'envoie de la valeur lue depuis le convertisseur. L'adresse de la RAM est ensuite incrémentée de deux (voir section „Implémentation mémoire RAM“). La moitié des valeurs 16 bits (50'000) sont envoyées à la première RAM. Lorsque c'est fait (adresse = 100'000), la deuxième RAM est sélectionnée, l'adresse est réinitialisée et le processus recommence. Lorsque 50'000 nouvelles valeurs ont été envoyées à la deuxième RAM, le timer et la communication SPI du PIC d'arrêté et il indique que l'échantillonnage est terminé. Le PIC peut donc remettre le signal „Busy“ au niveau bas pour permettre au Raspberry Pi de récupérer les valeurs et continuer le travail. Lorsque la main sur le SPI est relâchée, toutes les pattes relatives aux SPI sont configurées en entrée pour éviter d'avoir une influence. [0110] When the system is switched on, the main function waits until the Raspberry Pi asks it to perform a sampling (FIG. 14). As soon as this sets the „Start“ signal to 1, the PIC sets the „Busy“ signal to the high level. This is followed by the initialization and start-up of the SPI, ADC and timer modules, as well as the launch of the AD conversion and the initialization of the RAMs. The main function then goes back to waiting until the end of the sampling. During this time, the timer will call its interrupt every 10 µs to recover the values. During the interruption, the value of the AD converter is first read and the PIC is asked to restart a conversion. Starting the conversion at this time allows it to be done in parallel with sending data to RAM, which saves time. Then follows the selection of the RAM with which you want to communicate in SPI, then sends the value read from the converter. The RAM address is then incremented by two (see section „RAM memory implementation“). Half of the 16-bit values (50,000) are sent to the first RAM. When it's done (address = 100'000), the second RAM is selected, the address is reset and the process starts again. When 50,000 new values have been sent to the second RAM, the timer and the SPI communication of the PIC have stopped and it indicates that the sampling is finished. The PIC can therefore reset the „Busy“ signal to the low level to allow the Raspberry Pi to recover the values and continue the work. When the hand on the SPI is released, all the legs relating to the SPI are configured as input to avoid having an influence.
Programmation du Raspberry PiProgramming the Raspberry Pi
[0111] Le schéma de fonctionnement des fonctions essentielles d'un Raspberry Pi du prototype 1 est illustré dans la figure 15, à savoir une fonction acquisition, réaliser un fichier sound.wav, lire un fichier sound.wav, conversion en dBA. L'interface utilisateur pour la gestion de la capture audio est constituée de quatre boutons. Le bouton d'acquisition envoie un signal au PIC pour effectuer l'échantillonnage, puis récupère les données pour les stocker en interne. Deux boutons sont destinés à lire et écrire dans un fichier*. wav. Le dernier applique le filtre de pondération A aux données et ressort la valeur en dBA. ;Fonction „Acquisition“;[0112] Presser le bouton d'acquisition entame le processus de mesure. Tout d'abord, une ligne „Start“ reliée au PIC est mise au niveau haut pour indiquer qu'il doit lancer l'échantillonnage. Celui-ci répond en mettant la ligne „Busy“ au niveau haut le temps de l'acquisition. Le Raspberry Pi attend que „Busy“ revienne au niveau bas pour que les données soient toute stockées dans les RAMs. Ensuite, il active le SPI, lit 100'000 octets de chaque RAMs par groupe de deux et les stocke dans un tableau de 100'000 valeurs signée sur 16 bits. Les données sont sur 10 bits et ont un offset (voir section „Implémentation microphone“). L'offset est retiré, puis les valeurs multipliées pour couvrir les 16 bits (-32'768 à 32'767). ;[0113] Dans la mesure ci-dessus est affichée la sélection active basse des mémoires RAMs lors de l'acquisition. Lors d'une lecture ou écriture, les RAMs sont rapidement sélectionnées, puis désélectionnées. On peut voir en première partie l'utilisation des RAMs par le PIC pour l'échantillonnage d'une seconde (500 ms par RAMs), puis en seconde partie la prise du relai par le Raspberry Pi pour lire les deux RAMs. Seule la première partie doit être en temps réel, la seconde n'étant que de la récupération de données. Après l'échantillonnage, la fonction „Convert into dBA“ est appelée automatiquement. ;Fonction „Make sound.wav“;[0114] Pour des raisons d'expérimentation et de contrôle, un fichier*.wav (Waveform Audio File Format), fichier audio simple lisible est créé depuis l'ordinateur. Ce format est composé selon le tableau suivant: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ChunklD ChunkSize Format 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Subchunk1ID Subchunk1Size AudioFormat NumChannels 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 SampleRate ByteRate BlockAlign BitsPerSample 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Subchunk2ID Subchunk2Size data 0 data 1 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 data 2 data 3 data 4 data 5 data 6 ...The operating diagram of the essential functions of a Raspberry Pi of prototype 1 is illustrated in FIG. 15, namely an acquisition function, producing a sound.wav file, playing a sound.wav file, converting to dBA. The user interface for managing audio capture consists of four buttons. The acquisition button sends a signal to the PIC to perform the sampling, then retrieves the data for internal storage. Two buttons are for reading and writing to a file*. wave. The last one applies the A-weighting filter to the data and outputs the value in dBA. ;Function „Acquisition“;[0112] Pressing the acquisition button starts the measurement process. First, a "Start" line connected to the PIC is pulled high to indicate that it should start sampling. This responds by setting the „Busy“ line to the high level for the duration of the acquisition. The Raspberry Pi is waiting for „Busy“ to come back low so that the data is all stored in the RAMs. Then, it activates the SPI, reads 100,000 bytes from each RAM in groups of two and stores them in an array of 100,000 16-bit signed values. The data is 10 bits and has an offset (see section „Microphone implementation“). The offset is removed, then the values multiplied to cover the 16 bits (-32'768 to 32'767). ;[0113] In the measurement above, the low active selection of the RAM memories is displayed during acquisition. During a read or write, the RAMs are quickly selected, then deselected. We can see in the first part the use of the RAMs by the PIC for the sampling of one second (500 ms per RAMs), then in the second part the taking of the relay by the Raspberry Pi to read the two RAMs. Only the first part should be in real time, the second being only data recovery. After sampling, the "Convert into dBA" function is called automatically. ;Function „Make sound.wav“;[0114] For experimentation and control reasons, a file *.wav (Waveform Audio File Format), a simple playable audio file is created from the computer. This format is composed according to the following table: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ChunklD ChunkSize Format 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Subchunk1ID Subchunk1Size AudioFormat NumChannels 24 25 26 27 28 29 30 31 3 2 33 34 35 SampleRate ByteRate BlockAlign BitsPerSample 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Subchunk2ID Subchunk2Size data 0 data 1 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 data 2 data 3 data 4 data 5 data 6 ...
[0115] Chaque numéro représente un octet. Le fichier est séparé en trois sections (chunk), chacune contenant son nom (ID), sa taille et son contenu. La première est l'entête RIFF (Resource Interchange File Format), commune au fichier répondant à ce modèle. S'en suit la section format, indiquant les caractéristiques du fichier. Finalement, la section data contient toutes les valeurs audio du fichier. Each number represents a byte. The file is separated into three sections (chunk), each containing its name (ID), size and content. The first is the RIFF (Resource Interchange File Format) header, common to the file corresponding to this model. This is followed by the format section, indicating the characteristics of the file. Finally, the data section contains all the audio values of the file.
[0116] L'En-tête RIFF comprend: • ChunkID: Contiens les lettres [RIFF] en ASCII (0x52494646) • ChunkSize: Taille total du fichier hormis les deux premiers champs en octets. La taille des deux premières sections étant constante dans notre cas, la valeur sera 36 + SubChunk2Size pour un fichier non-compressé (PCM), ce qui donne pour notre fichier 200'036 (0x30D64). • Format: Contiens les lettres [WAVE] en ASCII (0x57415645)[0116] The RIFF Header includes: • ChunkID: Contains the letters [RIFF] in ASCII (0x52494646) • ChunkSize: Total file size excluding the first two fields in bytes. The size of the first two sections being constant in our case, the value will be 36 + SubChunk2Size for an uncompressed file (PCM), which gives for our file 200'036 (0x30D64). • Format: Contains the letters [WAVE] in ASCII (0x57415645)
[0117] Section format: • Subchunk1ID: Contiens les caractères [fmt] en ASCII (0x666d7420) • Subchunk1Size: Taille de la section hormis les deux premiers champs en octets. Pour un fichier classique PCM, la taille est de 16 (0x10). • AudioFormat: Format de codage. La valeur pour un fichier échantillonné non-compressé classique est 1. • NumChannels: Indique le nombre de canaux. Pour du mono comme dans notre cas, la valeur est 1. • SampleRate: Fréquence d'échantillonnage, ici 100'000 (Ox186AO) • ByteRate: Nombre d'octet par seconde. Des valeurs 16 bits sur un canal à 100'000 Hz donne 200'000 (0x30D40). • BlockAlign: Nombre d'octets par block. 16 bits sur 1 canal donne 2. • BitsPerSample: Nombre de bits par échantillon, ici 16 (0x10).[0117] Section format: • Subchunk1ID: Contains the [fmt] characters in ASCII (0x666d7420) • Subchunk1Size: Size of the section except the first two fields in bytes. For a classic PCM file, the size is 16 (0x10). • AudioFormat: Encoding format. The value for a typical uncompressed sampled file is 1. • NumChannels: Specifies the number of channels. For mono as in our case, the value is 1. • SampleRate: Sampling frequency, here 100'000 (Ox186AO) • ByteRate: Number of bytes per second. 16-bit values on a channel at 100,000 Hz gives 200,000 (0x30D40). • BlockAlign: Number of bytes per block. 16 bits on 1 channel gives 2. • BitsPerSample: Number of bits per sample, here 16 (0x10).
[0118] Section donnée: • Subchunk2ID: Contiens les lettres [data] en ASCII (0x64617461) • Subchunk2Size: Taille de la section hormis les deux premiers champs en octets. Pour 100'000 valeurs sur 16 bits, la taille est de 200'000 (0x30D40) • Data: Les valeurs échantillonnées sont ensuite écrite les unes après les autres ici. En 16 bits, les valeurs doivent être signées.[0118] Data section: • Subchunk2ID: Contains the letters [data] in ASCII (0x64617461) • Subchunk2Size: Size of the section except the first two fields in bytes. For 100,000 values on 16 bits, the size is 200,000 (0x30D40) • Data: The sampled values are then written one after the other here. In 16 bits, the values must be signed.
[0119] Lorsque le bouton est pressé, le programme créé un fichier sound.wav (ou le modifie si celui-ci existe déjà) dans le dossier de compilation, écrit l'en-tête selon des valeurs prédéfinies, puis insère les données stockées en interne. Le fichier peut ensuite être lu par un programme de lecture audio ou ouvert sur Matlab. [0119] When the button is pressed, the program creates a sound.wav file (or modifies it if it already exists) in the compilation folder, writes the header according to predefined values, then inserts the stored data internally. The file can then be played by an audio playback program or opened in Matlab.
Fonction „Read sound.way“"Read sound.way" function
[0120] Étant donné que l'on travaille uniquement avec un seul format de fichier dans le prototype (1 seconde à 100'000 échantillons 16 bits), la lecture du fichier se fait de manière très simple : le programme cherche un fichier sound.wav dans le dossier de compilation, saute l'en-tête et lit les données. Celles-ci deviennent ainsi utilisables comme si elles venaient d'être mesurées avec le PIC. [0120] Given that we only work with a single file format in the prototype (1 second at 100,000 16-bit samples), reading the file is very simple: the program looks for a sound file. wav in the compilation folder, skips the header and reads the data. These then become usable as if they had just been measured with the PIC.
Fonction „Convert into dBA“"Convert into dBA" function
[0121] Ce bouton permet d'appliquer le filtre de pondération A au tableau de valeur, récupérer la valeur efficace de celui-ci et le mettre à l'échelle pour avoir une valeur en dBA. Ce filtre est nécessaire pour avoir une valeur sonore représentative de ce que l'oreille humaine entend. Il y avait deux possibilités pour implémenter le filtre : • De manière analogique, à la sortie du microphone; • De manière numérique, depuis le Raspberry Pi.This button makes it possible to apply the weighting filter A to the table of values, to recover the effective value of the latter and to scale it to have a value in dBA. This filter is necessary to have a sound value representative of what the human ear hears. There were two possibilities to implement the filter: • Analogically, at the microphone output; • Digitally, from the Raspberry Pi.
[0122] La manière numérique a été privilégiée. Elle permet de tester le filtre sur ordinateur avant implémentation pour assurer la précision et économise des composants. Cela permet également de générer des fichiers .wav, les valeurs originales non filtrées étant disponibles sur le programme. [0122] The digital method was preferred. It allows the filter to be tested on the computer before implementation to ensure accuracy and saves components. This also makes it possible to generate .wav files, the original unfiltered values being available on the program.
[0123] Pour éviter de devoir faire une correction trop grande lors de l'application de l'offset correctif, les valeurs sont tout d'abord mise à l'échelle unitaire pour aller de -1 à 1. S'en suit l'application du filtre : celui-ci a été redimensionné sur Matlab pour devenir un filtre numérique avec une fréquence d'échantillonnage de 100 kHz. Après l'application du filtre, la valeur efficace est calculée et convertie en dBA. Finalement, un offset représentant le gain du microphone est défini au moment de la calibration pour que les résultats correspondent à la réalité. [0123] To avoid having to make too large a correction when applying the corrective offset, the values are first scaled by unit to go from -1 to 1. application of the filter: this has been resized on Matlab to become a digital filter with a sampling frequency of 100 kHz. After applying the filter, the rms value is calculated and converted to dBA. Finally, an offset representing the gain of the microphone is defined at the time of calibration so that the results correspond to reality.
Filtre numériqueDigital filter
[0124] Le filtre numérique a été tout d'abord généré sur Matlab à l'aide du filtre de base cité dans théorie. La fréquence d'échantillonnage a été fixée à 100 kHz et le filtre se présente comme cela : The digital filter was first generated on Matlab using the base filter cited in theory. The sample rate has been set to 100 kHz and the filter looks like this:
[0125] Le filtre de base étant du 6<ème>ordre, il a été séparé à l'aide de Matlab en 3 filtres chainés de 2<eme>ordre. La raison est que plus l'ordre du filtre est élevé, plus les coefficients de celui-ci doivent être précis. Pour comparaison, le graphique ci-dessous compare le filtre analogique (bleu), le filtre numérique 6<ème>ordre (rouge) et les trois filtres numériques 2<ème>ordre mis en série. The base filter being of the 6th order, it was separated using Matlab into 3 chained filters of 2nd order. The reason is that the higher the order of the filter, the more precise its coefficients must be. For comparison, the graph below compares the analog filter (blue), the 6<th>order digital filter (red) and the three 2<th>order digital filters put in series.
[0126] Les coefficients des filtres numériques sont tous sur 32 bits ; le processeur du Raspberry Pi étant sur 32 bits, cela permet d'être plus rapide pour le calcul. Les trois filtres 2<ème>ordre se montre suffisamment précis dans la plage utilisée (20 Hz à 20 kHz), il n'est donc pas nécessaire d'utiliser des coefficients sur plus de bits. Les trois filtres retenus sont les suivants : The coefficients of the digital filters are all 32 bits; the Raspberry Pi processor being on 32 bits, it allows to be faster for the calculation. The three 2<th> order filters prove to be sufficiently precise in the range used (20 Hz to 20 kHz), so it is not necessary to use coefficients on more bits. The three filters used are:
[0127] Le tout doit également être multiplié par un gain de 0.1753793 pour être similaire au filtre analogique. Pour pouvoir programmer ces filtres, il faut d'abord les transformer en équations aux différences. Le but de l'opération est de pouvoir calculer chacune des valeurs de sortie à partir des valeurs actuelle et précédente. Par exemple, pour obtenir la 10<ème>valeur de sortie, on applique des coefficients sur les valeurs d'entrée 10, 9 et 8, ainsi que les valeurs de sortie 9 et 8, puis on additionne les résultats. Les filtres étant d'ordre 2, on utilise des valeurs jusqu'à k - 2, k étant l'indice de la valeur que nous voulant calculer. L'exposant de z dans les équations représente le décalage de l'indice. Étant donné qu'il est impossible d'utilisé des valeurs futurs, la première étape consiste à mettre les exposants en négatif en divisant le numérateur et le dénominateur par z<2>: The whole must also be multiplied by a gain of 0.1753793 to be similar to the analog filter. To be able to program these filters, they must first be transformed into difference equations. The purpose of the operation is to be able to calculate each of the output values from the current and previous values. For example, to obtain the 10<th> output value, we apply coefficients on the input values 10, 9 and 8, as well as the output values 9 and 8, then we add the results. The filters being of order 2, we use values up to k - 2, k being the index of the value we want to calculate. The exponent of z in the equations represents the index shift. Since it is impossible to use future values, the first step is to negative the exponents by dividing the numerator and denominator by z<2>:
[0128] Il faut ensuite isoler la sortie intéressante, c'est-à-dire Y(z) : Y1(z) = U(z<-1>) + 0.5884756 U(z<-2>) + 0.9295781 Y (z<-1>) – 0.2160289 Y(z<-2>) Y2(z) = U(z) – 2.0002375 U(z-<1>) + 1.0002375 U(z<-2>) + 1.9479506 Y(z<-1>) – 0.9482561 Y(z<-2>) Y3(z) = U(z) – 1.9997631 U(z<-1>) + 0.9997632 U(z<-2>) + 1.9974139 Y(z<-1>) – 0.9974147 Y(z<-2>) [0128] It is then necessary to isolate the output of interest, that is to say Y(z): Y1(z) = U(z<-1>) + 0.5884756 U(z<-2>) + 0.9295781 Y (z<-1>) – 0.2160289 Y(z<-2>) Y2(z) = U(z) – 2.0002375 U(z-<1>) + 1.0002375 U(z<-2>) + 1.9479506 Y(z<-1>) – 0.9482561 Y(z<-2>) Y3(z) = U(z) – 1.9997631 U(z<-1>) + 0.9997632 U(z<-2>) + 1.9974139 Y(z<-1>) – 0.9974147 Y(z<-2>)
[0129] Pour finir, on peut remplacer z par l'indice k pour obtenir les équations finales : Y1[k] = U[k–1] + 0.5884756 U[k–2] + 0.9295781 Y[k–1] – 0.2160289 Y[k–2] Y2[k] = U[k] – 2.0002375 U[k–1] + 1.0002375 U[k–2] + 1.9479506 Y[k–1] – 0.9482561 Y[k–2] Y3[k] = U[k] – 1.9997631 U[k–1] + 0.9997632 U[k–2] + 1.9974139 Y[k–1] – 0.9974147 Y[k–2] Finally, we can replace z by the index k to obtain the final equations: Y1[k] = U[k–1] + 0.5884756 U[k–2] + 0.9295781 Y[k–1] – 0.2160289 Y[k–2] Y2[k] = U[k] – 2.0002375 U[k–1] + 1.0002375 U[k–2] + 1.9479506 Y[k–1] – 0.9482561 Y[k–2] Y3[k] = U[k] – 1.9997631 U[k–1] + 0.9997632 U[k–2] + 1.9974139 Y[k–1] – 0.9974147 Y[k–2]
[0130] Chacune des fonctions représente donc la manière de calculer un élément spécifique du tableau. Pour programmer ces fonctions, il suffit maintenant de calculer chacune des 100'000 valeurs du premier tableau de sortie avec les valeurs à filtrer en entrée, puis du deuxième en prenant le premier en entrée, et enfin du troisième avec le deuxième en entrée. Pour finaliser l'application du filtre de pondération A, le gain mentionné précédemment doit être appliquée à chacune des valeurs du tableau. Each of the functions therefore represents the way of calculating a specific element of the array. To program these functions, it is now sufficient to calculate each of the 100,000 values of the first output array with the values to be filtered as input, then of the second by taking the first as input, and finally of the third with the second as input. To finalize the application of the A-weighting filter, the previously mentioned gain must be applied to each of the values in the table.
Test du prototype de l'instrument acoustique 1 de l'invention, en extérieurTest of the prototype of the acoustic instrument 1 of the invention, outdoors
[0131] Le prototype de l'instrument de détection acoustique 1 a été testé en situation réelle et visait surtout à tester l'application du calcul d'atténuation. Pour éviter de déranger, le test est réalisé en forêt plutôt qu'en ville, le test exigeant qu'une source de bruit doive être suffisamment forte pour couvrir les autres. The prototype of the acoustic detection instrument 1 was tested in a real situation and aimed above all at testing the application of the attenuation calculation. To avoid disturbing, the test is carried out in the forest rather than in the city, the test requiring that a source of noise must be strong enough to drown out the others.
Matériel:Material:
[0132] 1 Capteur de distance laser Bushnell Tour v3 1 Source de son (Tondeuse à gazon) 1 Sonomètre Roline RO-1350[0132] 1 Bushnell Tour v3 Laser Distance Sensor 1 Sound Source (Lawn Mower) 1 Roline RO-1350 sound level meter
Configuration de la mesure:Measurement setup:
[0133] Le véhicule 10 en question pour le test était une tondeuse à gazon est placée en bord de route, allumée. La personne effectuant la mesure se place à certaines distances définies grâce au capteur laser, puis mesure le volume sonore capté. Les mesures sont effectuées de plus en plus loin. The vehicle 10 in question for the test was a lawn mower placed on the side of the road, turned on. The person carrying out the measurement stands at certain distances defined using the laser sensor, then measures the sound volume captured. Measurements are taken further and further away.
Résultat des mesures :Measurement result:
[0134] Les mesures ont été effectuées tous les 10 m jusqu'à 70 m. La mesure de distance avec ce laser à une précision de ±1 m, tandis que le sonomètre reste à ±1 dB de fluctuation. Les mesures sont représentées dans le tableau ci-dessous ainsi que dans la figure 17. The measurements were taken every 10 m up to 70 m. The distance measurement with this laser has an accuracy of ±1 m, while the sound level meter remains within ±1 dB of fluctuation. The measurements are shown in the table below as well as in Figure 17.
Tableau 1Table 1
[0135] Distance [m] 1 10 20 30 40 50 60 70 Son [dBA] 81 66 60 55 52 50 48 47[0135] Distance [m] 1 10 20 30 40 50 60 70 Sound [dBA] 81 66 60 55 52 50 48 47
[0136] On peut voit que l'atténuation en dBA ressemble au type 1/r dans la forme de la courbe, ce qui laisse entendre que l'atténuation en Pascal est de type 1/r conformément à la théorie. Ceci veut aussi dire que plus on se trouve proche de la source, plus la tolérance sur la distance aura de l'impact et plus on se trouve loin de celle-ci, plus la tolérance sur le volume sonore aura de l'impact. It can be seen that the attenuation in dBA resembles the 1/r type in the shape of the curve, which suggests that the attenuation in Pascal is of the 1/r type in accordance with the theory. This also means that the closer you are to the source, the more the tolerance on the distance will have an impact and the further you are from it, the more the tolerance on the sound volume will have an impact.
[0137] Pour mieux se rendre compte de ce phénomène, voici un tableau dont chaque ligne représente une valeur mesurée reportée sur toutes les autres distances (la première ligne est la valeur mesurée à 1 m reportée sur les autres distances, la deuxième est la valeur mesurée à 10 m, etc.). Le tableau suivant montre les mesures en extérieur sur toutes les distances du test. To better understand this phenomenon, here is a table in which each line represents a measured value reported over all the other distances (the first line is the value measured at 1 m reported over the other distances, the second is the value measured at 10 m, etc.). The following table shows outdoor measurements over all test distances.
Tableau 2Table 2
[0138] Mesure à 1 m [dBA] 81 61 54,9794 51,45757 48,9588 47,0206 45,43697 44,09804 Mesure à 10 m [dBA] 86 66 59,9794 56,45757 53,9588 52,0206 50,43697 49,09804 Mesure à 20 m [dBA] 86,0206 66,0206 60 56,47817 53,9794 52,0412 50,45757 49,11864 Mesure à 30 m [dBA] 84,54243 66,0206 58,52183 55 52,50123 50,56303 48,9794 47,64046 Mesure à 40 m [dBA 84,0412 64,54243 58,0206 54,49877 52 50,0618 48,47817 47,139241 Mesure à 50 m [dBA] 83,9794 63,9794 57,9588 54,43697 51,9382 50 48,41638 47,07744 Mesure à 60 m [dBA] 83,56303 63,56303 57,54243 54,0206 51,52183 49,58362 48 46,66106 Mesure à 70 m [dBA] 83,90196 63,90196 57,88136 54.35954 51,86076 49,92256 48,33894 47[0138] Measurement at 1 m [dBA] 81 61 54.9794 51.45757 48.9588 47.0206 45.43697 44.09804 Measurement at 10 m [dBA] 86 66 59.9794 56.45757 53.9588 52, 0206 50.43697 49.09804 Measurement at 20 m [dBA] 86.0206 66.0206 60 56.47817 53.9794 52.0412 50.45757 49.11864 Measurement at 30 m [dBA] 84.54243 66.0206 58 .52183 55 52.50123 50.56303 48.9794 47.64046 Measurement at 40 m [dBA 84.0412 64.54243 58.0206 54.49877 52 50.0618 48.47817 47.139241 Measurement at 5 0m [dBA] 83.9794 63.9794 57.9588 54.43697 51.9382 50 48.41638 47.07744 Measurement at 60 m [dBA] 83.56303 63.56303 57.54243 54.0206 51.52183 49.58 362 48 46, 66106 Measurement at 70 m [dBA] 83.90196 63.90196 57.88136 54.35954 51.86076 49.92256 48.33894 47
[0139] On peut remarquer que plus on s'éloigne, plus les calculs correspondent aux mesures. Ceci indique que la tolérance sur la distance à plus d'influence que la tolérance sur le bruit et qu'avec une mesure de distance plus précise, on pourrait prendre des mesures plus proches de la source. It can be seen that the further one moves away, the more the calculations correspond to the measurements. This indicates that the distance tolerance has more influence than the noise tolerance and that with a more precise distance measurement, one could take measurements closer to the source.
Correction du déplacement du véhiculeFixed vehicle movement
[0140] Il est nécessaire de prendre en compte le déplacement de la source de bruit que l'on mesure. La mesure de son se fait sur une seconde, le véhicule sera ainsi plus loin de l'instrument de mesure à la fin de l'échantillonnage qu'au début. À longue distance, il y aura peu de différence au niveau du volume sonore, mais celle-ci devient significative à mesure que l'on se rapproche de la source. L'erreur peut cependant être partiellement corrigée en tenant compte de la temporalité de la mesure de distance. Pour la durée de la mesure, l'atténuation du son peut être approximée comme une droite. La moyenne calculée pour le son correspondrait ainsi environ à la valeur centrale de l'échantillonnage si le volume sonore émis par la voiture est constant, et la moyenne sortie par l'instrument représenterait donc le son reçu du véhicule lorsque l'échantillonnage est à moitié réalisé. C'est donc à ce moment-là qu'il faut prendre la mesure de distance pour limiter l'erreur. It is necessary to take into account the movement of the noise source being measured. The sound measurement is done over one second, the vehicle will thus be farther from the measuring instrument at the end of the sampling than at the beginning. At long distances, there will be little difference in sound volume, but this becomes significant the closer you get to the source. The error can however be partially corrected by taking into account the temporality of the distance measurement. For the duration of the measurement, the sound attenuation can be approximated as a straight line. The average calculated for the sound would thus correspond approximately to the central value of the sampling if the sound volume emitted by the car is constant, and the average output by the instrument would therefore represent the sound received from the vehicle when the sampling is halfway. accomplished. It is therefore at this moment that the distance measurement must be taken to limit the error.
Limitation des tolérancesLimitation of tolerances
[0141] La tolérance sur la mesure de distance a moins d'influence en étant plus éloigné. À 10 m, ±1 m peut représenter quelques dB, tandis qu'à 60-70 m, la différence est à peine perceptible. Si on reprend le calcul d'atténuation : The tolerance on the distance measurement has less influence the further away. At 10m ±1m can be a few dB, while at 60-70m the difference is barely perceptible. If we go back to the attenuation calculation:
[0142] La valeur r2est la distance à laquelle on veut rapporter le volume sonore et r1est la distance mesurée. La tolérance de L1est fixe et correspond à la précision de la mesure du volume sonore de l'instrument. Vu que r2est une constante (7.5 m), il faut donc avoir une grande valeur de r1(et ainsi une petite valeur de tolérance en %) pour améliorer la précision de la mesure. Il est donc préférable de mesurer à moyenne ou longue distance. Le désavantage de la mesure à longue distance est l'augmentation de l'influence du bruit. Vu que le volume sonore mesuré diminue, les bruits ambiants auront plus d'influence sur la mesure. Ce phénomène est cependant limité par le fait que l'élément mesuré est défini comme étant le plus bruyant des environs. Cependant, le vent ou une distance trop élevée peut quand même fausser les résultats. The value r2 is the distance at which the sound volume is to be related and r1 is the measured distance. The tolerance of L1 is fixed and corresponds to the precision of the instrument's loudness measurement. Since r2 is a constant (7.5 m), it is therefore necessary to have a large value of r1 (and thus a small tolerance value in %) to improve the accuracy of the measurement. It is therefore preferable to measure at medium or long distance. The disadvantage of long distance measurement is the increased influence of noise. As the measured sound volume decreases, ambient noise will have more influence on the measurement. This phenomenon is however limited by the fact that the element measured is defined as being the noisiest in the surroundings. However, the wind or too great a distance can still distort the results.
ConclusionConclusion
[0143] Le test décrit ci-dessus permet de se faire une idée des performances d'un instrument acoustique 1 de l'invention. Les résultats ont montré que malgré les perturbations potentielles de l'extérieur, les calculs théoriques restent applicables. La limite de la détection du niveau sonore dépend de l'intensité de la source sonore et la mise en oeuvre d'améliorations optiques et électroniques de l'instrument. The test described above gives an idea of the performance of an acoustic instrument 1 of the invention. The results showed that despite the potential disturbances from the outside, the theoretical calculations remain applicable. The limit of sound level detection depends on the intensity of the sound source and the implementation of optical and electronic improvements to the instrument.
[0144] Dans le chapitre suivant sont commentés divers aspects d'une réalisation d'un module de mesure de distance. In the following chapter, various aspects of an embodiment of a distance measurement module are commented on.
Mesure de distanceDistance measurement
[0145] L'instrument acoustique doit pouvoir indiquer, depuis une distance allant jusqu'à 100 m, le son que produit une voiture à 7.5 m de celle-ci. Pour cela, il est nécessaire de savoir la distance qui sépare le véhicule et la personne qui mesure. The acoustic instrument must be able to indicate, from a distance of up to 100 m, the sound produced by a car at 7.5 m from it. For this, it is necessary to know the distance between the vehicle and the person measuring.
[0146] La mesure de distance allant jusqu'à 100m possède un nombre limité de possibilités et deux d'entre elle (méthodes A, B) ont été analysées en plus de détail. [0146] Distance measurement up to 100 m has a limited number of possibilities and two of them (methods A, B) have been analyzed in more detail.
[0147] Comparaison entre deux images (méthode A), illustré en figure 17 : dans cette technique deux instruments photo sont séparés d'une dizaine de centimètre prenant une image simultanément. La différence entre ces deux images permet de calculer la distance nous séparant de l'objet en question. Cette méthode s'est avérée compliquée avec les techniques de l'état de l'art et n'est pas le meilleur choix à cause de la complexité de l'analyse d'image comparée à la deuxième solution (B). Comparison between two images (method A), illustrated in FIG. 17: in this technique, two photo instruments are separated by about ten centimeters taking an image simultaneously. The difference between these two images makes it possible to calculate the distance separating us from the object in question. This method has proven to be complicated with state-of-the-art techniques and is not the best choice due to the complexity of the image analysis compared to the second solution (B).
[0148] Capteur laser (méthode B : cette méthode consiste à utiliser un capteur laser industriel pour la mesure de distance. Ceux-ci ont une portée élevée, une grande précision et des interfaces normalisées. Cette solution semple préférable pour l'instrument acoustique 1. Les détails de ce système est décrite ci-après. [0148] Laser sensor (method B: this method consists of using an industrial laser sensor for distance measurement. These have a high range, high precision and standardized interfaces. This solution seems preferable for the acoustic instrument 1 The details of this system are described below.
Mesure de la distance par laser (méthode B)Laser distance measurement (method B)
[0149] Pour confirmer la viabilité de la solution laser, des essais ont été effectués avec un capteur laser Bushnell Tour v3, initialement conçu pour le golf. Il a été confirmé qu'il est possible avec cette technologie de mesurer la distance de véhicules en mouvement, même éloignés. Sur ce constat, un laser de la même firme a été recherché. En recherchant un laser compact et utilisable avec le Raspberry Pi, le choix s'est porté sur le Truyens S210. Le S210 est un laser longue distance pouvant mesurer de 46 cm jusqu'à 750 m pour une précision de ±4 cm. Il possède une interface UART pour être programmé et utilisé avec le Raspberry Pi. Il mesure 104.4 × 81.7 × 41.6 mm, ce qui le rend intégrable à un instrument portable. Il possède également un pointeur laser qui permet de cibler le véhicule que l'on veut mesurer. Il est alimenté de 12 à 24 V, une batterie de cette gamme de tension devra donc être utilisée. To confirm the viability of the laser solution, tests were carried out with a Bushnell Tour v3 laser sensor, initially designed for golf. It has been confirmed that it is possible with this technology to measure the distance of even distant moving vehicles. On this finding, a laser from the same firm was sought. Looking for a compact laser that can be used with the Raspberry Pi, the choice fell on the Truyens S210. The S210 is a long distance laser that can measure from 46 cm up to 750 m for an accuracy of ±4 cm. It has a UART interface to be programmed and used with the Raspberry Pi. It measures 104.4 × 81.7 × 41.6 mm, which makes it integrable into a portable instrument. It also has a laser pointer that allows you to target the vehicle you want to measure. It is powered from 12 to 24 V, so a battery in this voltage range will need to be used.
[0150] Faute d'avoir sur le marché actuellement une meilleure alternative, le laser est surqualifié pour l'instrument acoustique 1. Il serait préférable dans le futur d'utiliser un laser moins cher avec une portée de mesure moindre (100-150 m) dans la mesure du possible. [0150] For lack of a better alternative currently on the market, the laser is overqualified for the acoustic instrument 1. It would be preferable in the future to use a less expensive laser with a shorter measurement range (100-150 m ) as far as possible.
Exemple de capture une image : cas d'une plaque d'immatriculationExample of capturing an image: case of a license plate
[0151] Pour pouvoir avoir une suite à la détection d'un automobiliste trop bruyant, il faut pouvoir le retrouver. Il a été discuté d'insérer un appareil photo permettant de capturer la plaque d'immatriculation du véhicule au moment de la mesure. To be able to have a follow-up to the detection of an excessively noisy motorist, it is necessary to be able to find him. It was discussed to insert a camera to capture the license plate of the vehicle at the time of measurement.
[0152] Dans le cas de l'intégration d'un appareil photo, il est nécessaire de vérifier la résolution que celui-ci doit avoir pour que la plaque d'immatriculation soit lisible. Tous d'abord, il faut définir la résolution minimale que la plaque en elle-même peut avoir. Pour cela, une image de plaque d'immatriculation a été rétrécie sur ordinateur jusqu'à ce qu'elle ne soit plus lisible. In the case of the integration of a camera, it is necessary to check the resolution that the latter must have so that the license plate is readable. First of all, it is necessary to define the minimal resolution that the plate in itself can have. For this, a license plate image was shrunk on the computer until it was no longer readable.
[0153] La plaque sur l'image illustrée en figure 18 ci-dessus a une largeur de 55 pixels. Une photo prise dans l'action sera de moins bonne qualité, une augmentation à un minimum de 100 pixels est donc préférable comme approximation. Un appareil photo est défini par sa résolution et la focale de son objectif. Un objectif standard a une focale de 50 mm, ce qui représente le champ de vision humain. Plus la focale augmente, plus le champ de vision diminue, et inversement. Pour le même appareil photo, la photographie d'une plaque à 100 mètres aura une plus grande résolution avec une plus grande focale. La figure 20 illustre les angles de vue selon la longueur focale de l'optique d'imagerie. [0153] The plate in the image illustrated in FIG. 18 above has a width of 55 pixels. A photo taken in action will be of lower quality, so an increase to a minimum of 100 pixels is best as an approximation. A camera is defined by its resolution and the focal length of its lens. A standard lens has a focal length of 50mm, which represents the human field of view. The more the focal length increases, the more the field of vision decreases, and vice versa. For the same camera, photographing a plate at 100 meters will have greater resolution with greater focal length. Figure 20 illustrates the viewing angles according to the focal length of the imaging optics.
[0154] En fixant la distance maximale de la saisie de l'image à 100 mètres et sachant qu'une plaque d'immatriculation à une taille de 50 cm x 11 cm à l'arrière, on peut calculer la résolution minimum selon la focale que doit avoir un appareil photo pour que la plaque représente 100 pixels à 100 mètres de distance. Ceci est illustré en figure 21. En utilisant les formules suivantes, on obtient les résultats montrés dans le tableau ci-dessus pour différentes focales : [0154] By setting the maximum distance for capturing the image at 100 meters and knowing that a license plate has a size of 50 cm x 11 cm at the back, we can calculate the minimum resolution according to the focal length what must a camera have so that the plate represents 100 pixels at 100 meters away. This is illustrated in figure 21. Using the following formulas, we obtain the results shown in the table above for different focal lengths:
Tableau 3 Table 3
[0155] Focale (mm) 400 (6°) 200 (12°) 100(24°) 80 (30°) 50(47°) Largeur min (px) 2096.311171 4204.169411 8502.262467 10717.9677 17392.4951[0155] Focal length (mm) 400 (6°) 200 (12°) 100(24°) 80 (30°) 50(47°) Min width (px) 2096.311171 4204.169411 8502.262467 10717.9677 17392.4951
[0156] On peut remarquer qu'avec une focale classique (50 mm), il faut une résolution très élevée pour pouvoir lire une plaque d'immatriculation. Avec une focale de 200 mm ou supérieure, les nombres deviennent plus raisonnables. Une résolution 4k pour l'appareil photo suffirait théoriquement pour lire une plaque à 100 m. Il faut cependant garder à l'esprit que plus la focale est élevée, plus il faut être précis lors de la capture d'image. Il serait nécessaire de faire des essais pour vérifier que ce facteur ne soit pas trop handicapant lors d'une utilisation en situation réelle. Pour pouvoir utiliser l'appareil dans toute luminosité, il peut être envisagé de prendre des photographies infrarouges si la couleur n'est pas nécessaire pour reconnaitre le véhicule en infraction. It may be noted that with a conventional focal length (50 mm), a very high resolution is required to be able to read a license plate. With a focal length of 200mm or higher, the numbers become more reasonable. A 4k resolution for the camera would theoretically be enough to read a plate at 100m. However, keep in mind that the higher the focal length, the more precise you have to be when capturing the image. It would be necessary to carry out tests to verify that this factor is not too disabling during use in a real situation. To be able to use the device in any light, it may be considered to take infrared photographs if color is not necessary to recognize the offending vehicle.
[0157] En conclusion, la réalisation du prototype de l'instrument acoustique 1 et les tests effectués ont montré que les améliorations doivent porter sur l'élimination de l'utilisation d'un écran et de remplacer le Raspberry Pi par un processeur plus adapté à un système embarqué. [0157] In conclusion, the production of the prototype of the acoustic instrument 1 and the tests carried out have shown that the improvements must relate to the elimination of the use of a screen and to replacing the Raspberry Pi with a more suitable processor. to an embedded system.
Miniaturisation de l'instrument acoustique 1 de l'inventionMiniaturization of the acoustic instrument 1 of the invention
[0158] Dans un mode de réalisation l'instrument acoustique 1 de l'invention a une taille miniaturisée afin d'avoir une dimension typique d'un téléphone portable. In one embodiment, the acoustic instrument 1 of the invention has a miniaturized size in order to have a typical dimension of a mobile telephone.
[0159] La figure 21 montre un mode de réalisation non exhaustif d'une telle réalisation. Les dimensions et les éléments montrés dans la figure 22 ne le sont qu'à titre d'exemple et ne correspondent pas aux dimensions réelles. Les différents éléments peuvent avoir des rapports de dimensions différents selon des variantes. Aussi, l'emplacement relatif des divers éléments de l'exemple de réalisation peuvent varier et d'autres éléments peuvent être ajoutés dans l'instrument acoustique miniaturisé de la figure 21. Plus précisément, afin de réduire les dimensions de l'instrument divers chemins optiques peuvent être déviés à l'aide de miroirs ou séparateurs de faisceaux. Dans la réalisation de la figure 21, deux systèmes de vision sont intégrés dans l'instrument de détection acoustique 1. Un premier système est basé sur une lentille de courte focale 40a et un deuxième système est basé sur une lentille ayant une grande focale. L'intégration d'au moins deux systèmes de focales différentes permet notamment de pouvoir saisir une image avec large champ de vue et une image agrandie d'un détail du véhicule- Figure 21 shows a non-exhaustive embodiment of such an embodiment. Dimensions and components shown in Figure 22 are examples only and do not correspond to actual dimensions. The different elements can have different aspect ratios according to variants. Also, the relative location of the various elements of the exemplary embodiment may vary and other elements may be added in the miniaturized acoustic instrument of Figure 21. Specifically, in order to reduce the dimensions of the instrument various paths optics can be deviated using mirrors or beam splitters. In the embodiment of FIG. 21, two vision systems are integrated into the acoustic detection instrument 1. A first system is based on a short focal length lens 40a and a second system is based on a lens having a long focal length. The integration of at least two systems of different focal lengths makes it possible in particular to be able to capture an image with a wide field of view and an enlarged image of a detail of the vehicle-
[0160] La figure 21 montre une coupe selon une ligne A-A' du système optique ayant une longue focale. La lumière captée par la lentille 48b est déviée de 45° par un miroir au moins semi-réfléchissant et est transmis sur un détecteur d'image 404 par un deuxième miroir 403. Une telle configuration permet de disposer d'une grande longueur focale dans un instrument de détection acoustique 1 qui a une épaisseur e qui peut être 10% à 50% plus petite que la longueur focale d'au moins une des lentilles 34, 40b, 32 du système. Dans un mode de réalisation une des voies optiques par exemple les voies 402, 406 dans la figure 21, comprend un faisceau qui est dévié de 90° dans l'instrument de détection acoustique 1. Dans une variante, à l'aide de plusieurs miroirs, au moins un des chemins optiques pourraient être conçu pour atteindre une longueur de 2 x L + y x w, L étant la longueur de l'instrument et w sa largeur, y étant un nombre prédéfini. En choisissant par exemple y =1.5 dans le cas du système optique comprenant la lentille 40b, le détecteur 404 se trouverait en proximité de la lentille 40b et 3 miroirs de déviation seraient positionnés dans les coins à l'intérieur de l'instrument de détection acoustique 1. Afin d'optimiser le design géométrique des chemins optiques en forme de zigzag peuvent être mise en oeuvre. Les dimensions d'un instrument portable sont préférablement : une longueur entre 10cm et 25cm, une largeur entre 5cm et 15cm et une épaisseur entre 3mm et 20mm. D'autres dimensions sont bien entendu aussi possibles, Il est compris que certains détecteurs comme celui du récepteur 34a de la lumière rétrodiffusée du radar optique ainsi que l'émetteur optique, par exemple un laser 32a peuvent être disposé dans le plan de l'instrument ou dans l'épaisseur comme montré dans la figure 21. FIG. 21 shows a section along a line A-A' of the optical system having a long focal length. The light picked up by the lens 48b is deflected by 45° by an at least semi-reflecting mirror and is transmitted to an image detector 404 by a second mirror 403. Such a configuration makes it possible to have a large focal length in a acoustic detection instrument 1 which has a thickness e which can be 10% to 50% smaller than the focal length of at least one of the lenses 34, 40b, 32 of the system. In one embodiment one of the optical paths, for example the paths 402, 406 in FIG. 21, comprises a beam which is deflected by 90° in the acoustic detection instrument 1. In a variant, using several mirrors , at least one of the optical paths could be designed to achieve a length of 2 x L + y x w, where L is the length of the instrument and w is its width, y being a predefined number. By choosing for example y = 1.5 in the case of the optical system comprising the lens 40b, the detector 404 would be close to the lens 40b and 3 deflection mirrors would be positioned in the corners inside the acoustic detection instrument 1. To optimize the geometric design, zigzag-shaped optical paths can be implemented. The dimensions of a portable instrument are preferably: a length between 10cm and 25cm, a width between 5cm and 15cm and a thickness between 3mm and 20mm. Other dimensions are of course also possible. It is understood that certain detectors such as that of the receiver 34a of the backscattered light of the optical radar as well as the optical transmitter, for example a laser 32a can be arranged in the plane of the instrument. or in thickness as shown in Figure 21.
[0161] Dans une variante l'instrument optique comprend une couche électronique qui est placée sur le dos de l'instrument comme montré dans l'exemple de la figure 21. Bien entendu l'électronique et les alimentations nécessaires peuvent être disposées dans les espaces vides entre les différents éléments. L'instrument de détection acoustique 1 peut comprendre un viseur 60 et peut aussi comprendre deux viseurs étant agencés pour permettre une vision binoculaire à l'observateur. Bien entendu certains éléments comme le viseur ou au moins une des lentilles de l'instrument peuvent être agencés pour permettre un mouvement de ces éléments. Par exemple le viseur peut être rétractable. In a variant, the optical instrument comprises an electronic layer which is placed on the back of the instrument as shown in the example of FIG. 21. Of course, the electronics and the necessary power supplies can be placed in the spaces gaps between the different elements. The acoustic detection instrument 1 may include a viewfinder 60 and may also include two viewfinders being arranged to allow binocular vision to the observer. Of course, certain elements such as the viewfinder or at least one of the lenses of the instrument can be arranged to allow movement of these elements. For example the viewfinder can be retractable.
[0162] Dans une variante d'exécution d'autres systèmes optiques peuvent être intégrés dans l'instrument, comme par exemple un flash infrarouge. Bien entendu l'instrument peut comprendre une batterie externe 5000 permettant d'augmenter l'autonomie de l'instrument. In a variant embodiment, other optical systems can be integrated into the instrument, such as an infrared flash, for example. Of course, the instrument can include an external battery 5000 making it possible to increase the autonomy of the instrument.
[0163] L'instrument de détection acoustique 1 de l'invention ainsi que le procédé de détection de bruit et de détermination d'une intensité sonore normalisée par rapport à une distance de référence Dr d'un véhicule peut s'appliquer dans le domaine industriel. Par exemple l'instrument et la méthode de l'invention peut être utilisé pour des mesures acoustiques d'une installation de machines produisant un bruit. En particulier l'instrument de détection acoustique 1 de l'invention est utile pour mesurer, contrôler ou monitorer le bruit produit par des installations bruyantes qui sont difficiles d'accès. Ces installations peuvent être statiques ou comprenant des parties ou éléments qui sont en mouvement. The acoustic detection instrument 1 of the invention as well as the method for detecting noise and determining a normalized sound intensity with respect to a reference distance Dr of a vehicle can be applied in the field industrial. For example, the instrument and the method of the invention can be used for acoustic measurements of an installation of machinery producing noise. In particular, the acoustic detection instrument 1 of the invention is useful for measuring, controlling or monitoring the noise produced by noisy installations which are difficult to access. These installations can be static or include parts or elements that are in motion.
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH000243/2019A CH715882B1 (en) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | Acoustic detection instrument and method for noise detection and identification of a vehicle. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH000243/2019A CH715882B1 (en) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | Acoustic detection instrument and method for noise detection and identification of a vehicle. |
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CH715882B1 true CH715882B1 (en) | 2023-05-15 |
Family
ID=72241970
Family Applications (1)
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CH000243/2019A CH715882B1 (en) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | Acoustic detection instrument and method for noise detection and identification of a vehicle. |
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-
2019
- 2019-02-27 CH CH000243/2019A patent/CH715882B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
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CH715882A2 (en) | 2020-08-31 |
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