FR2778746A1 - Detection, location and identification of magnetic objects, using transducer in relative motion - Google Patents

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Abstract

An observation plane W contains M locations of the magnetometric sensor and N object positions. Vector v characterizes instantaneous relative speed at instant t, between sensor and object. Coordinates Ei, Dj are defined in W. The signal SM received at each point is projected mathematically onto the basis phi . Energy identified iota i(ij), from the signal SM, is projected onto this basis for each coordinate Ei,Dj. A criterion of detection Cij is calculated for each point Ei,Dj. This is defined as the ratio of energy identified at each point iota i(ij)(ij) with the total energy iota t. The maximum value Ckl of Cij is determined, such that k and l represent coordinates Ek and Dl of the point Ei,Dj corresponding to the position of the object sought. An Independent claim is included for a computer system handling the calculations. It is defined in terms of preferred calculation precision, rate and data capacity. Preferred Features: The exact analytical representation is a system of orthonormal and orthogonal bases. Mathematical expressions are provided for dipolar and quadripolar magnetic objects; relevant parameters include terrestrial magnetic field vector, object magnetic moment and an approach ratio defined in terms of the path of relative motion.

Description

-1 - La présente invention concerne un dispositif passif permettant laThe present invention relates to a passive device enabling the

détection, la localisation et l'identifi- cation d'objets ayant des propriétés magnétiques. Ces résultats sont obtenus par la mesure du champ5 magnétique crée par ces objets et le traitement du ou des signaux temporels issus d'un ou de deux capteurs magnétomètriques. Les applications actuelles et futures de ce dispositif sont très nombreuses. Tous les objets ayant des caractéristiques magnétiques10 sont, détectables; par exemple: Les objets manufacturés ou naturels de toute dimension, comportant des substances ferreuses, Les gisements de minéraux magnétiques ou comportant des impuretés magnétiques,  detecting, locating and identifying objects having magnetic properties. These results are obtained by measuring the magnetic field created by these objects and the processing of the time signal (s) coming from one or two magnetometers. Current and future applications of this device are very numerous. All objects with magnetic characteristics are detectable; for example: Manufactured or natural objects of any size, containing ferrous substances, deposits of magnetic minerals or containing magnetic impurities,

15. Les matériaux argileux cuits...  15. Clay materials cooked ...

Les objets comportant des circuits électriques à courant continu ou soumis à des courants continus.  Objects with direct current or DC current circuits.

Les domaines d'applications de ce dispositif sont égale- ment très nombreux et variés, par exemple:20. La recherche archéologique et minière...  The fields of application of this device are also very numerous and varied, for example: Archaeological and mining research ...

La surveillance de passage de véhicules, de navires... Les portiers d'aéroports, La recherche des épaves, des sous-marins, des objets perdus ou enfouis à terre ou en mer, des canalisations,  The surveillance of the passage of vehicles, of ships ... The porters of airports, the research of wrecks, submarines, lost or buried objects on the ground or at sea, pipelines,

des têtes de forages...drilling heads ...

Le positionnement de robots ou de navires... La présente invention concerne la détection d'objets en mouvement relatif par rapport au(x) magnétomètre(s) de mesure et se comportant magnétiquement de façon sensible-30 ment dipolaire ou quadripolaire, ce qui est le cas avec une précision suffisante dans tous les cas o la distance  The present invention relates to the detection of objects in relative motion with respect to the measuring magnetometer (s) and behaving magnetically in a substantially dipole or quadrupole manner, which is the case with sufficient precision in all cases where the distance

entre l'objet à détecter et le ou les capteurs est supérieure à 2 ou 3 fois la plus grande dimension de l'objet.  between the object to be detected and the sensor or sensors is greater than 2 or 3 times the largest dimension of the object.

-2- De très nombreux systèmes de détection d'objets magnétiques sont utilisés. Pour les systèmes passifs, c'est à dire ne procédant pas par émission de champ électromagnétique connu et analyse de la réponse de l'objet à cette émission figurent en bonne place les systèmes mesurant et analysant le champ magnétique  Numerous magnetic object detection systems are used. For passive systems, ie not proceeding by emission of known electromagnetic field and analysis of the response of the object to this emission are prominently the systems measuring and analyzing the magnetic field

statique (naturel ou non) généré par des objets recherchés.  static (natural or not) generated by wanted objects.

Deux grandes catégories de tels systèmes existent: - Ceux utilisant des informations de capteurs directionels - Ceux utilisant des informations de capteurs de module de  Two major categories of such systems exist: - Those using directional sensor information - Those using module sensor information

champ magnétiques.magnetic field.

L'invention décrite dans le brevet américain n 4 309 659 du 5 janvier 82 est très représentative de la première  The invention described in US Pat. No. 4,309,659 of January 5, 1982 is very representative of the first

catégorie de systèmes.category of systems.

L'auteur utilise un jeu de plusieurs magnétomètres direct-  The author uses a set of several direct magnetometers

ionels c'est à dire sensibles aux composantes du champ magnétique (champs parasites + champ à mesurer) sur chacun des axes de mesure des dits magnétomètres et obtient donc des valeurs mesurées d'une part des composantes suivant un repère XYZ du champ magnétique de l'objet et des valeurs  ionels, that is to say sensitive to the components of the magnetic field (parasitic fields + field to be measured) on each of the measurement axes of said magnetometers and thus obtains measured values on the one hand from the components according to an XYZ reference point of the magnetic field of the object and values

des gradients de champ directionels suivant les mêmes axes.  directional field gradients along the same axes.

Dans le cas o l'objet est magnétiquement dipolaire les  In the case where the object is magnetically dipolar the

inconnues pour en effectuer la détection et l'identifica-  unknown to detect and identify

tion sont au nombre de 6 à savoir: Les trois coordonnées XYZ de l'objet par rapport aux capteurs de mesure et les trois composantes Mx, My, Mz du  The three XYZ coordinates of the object with respect to the measurement sensors and the three components Mx, My, Mz of

moment dipolaire M de l'objet.dipole moment M of the object.

L'auteur effectue donc 6 mesures: 3 mesures de champ Mx, My, Mz avec l'un des magnétomètres C) è- H y ___ 30. 3 mesures de gardient de champ - -x -èy,- r Avec trois ou quatre magnétomètres d'espacement x, 6yz  The author thus makes 6 measurements: 3 measurements of field Mx, My, Mz with one of the magnetometers C) è- H y ___ 30. 3 measures of guard of field - -x -èy, - r With three or four spacing magnetometers x, 6yz

relatifs connus.known relative.

3 - A partir des équations classiques du champ d'un dipôle, lt  3 - From the classical equations of the field of a dipole, lt

6 inconnues sont calculées à partir des 6 mesures effectuées.  6 unknowns are calculated from the 6 measurements made.

Ce dispositif convient aux applications o le champ de l'objet est très supérieur aux champs parasites d'origines variées. Pour certaines applications o la recherche d'objets s'effectue en présence superposée du champ magnétique naturel de la terre, ce dispositif souffre de très importantes limitations dues à l'utilisation de magnétomètres directifs, aux bruits, c'est à dire aux fluctuations temporelles et spatiales du champ magnétique terrestre et aux défauts  This device is suitable for applications where the field of the object is much higher than parasitic fields of various origins. For certain applications where the search for objects takes place in the superimposed presence of the natural magnetic field of the earth, this device suffers from very important limitations due to the use of directional magnetometers, to noise, ie to temporal fluctuations. and the Earth's magnetic field and the defects

inévitables de positionement relatifs des magnétomètres.  unavoidable relative positioning of magnetometers.

Par exemple, le gradient du champ naturel terrestre dû aux structures géologiques est couramment très supérieur à la valeur du gradient d'un objet dipolaire même à faible  For example, the gradient of the Earth's natural field due to geological structures is usually much higher than the gradient value of a dipole object even at low

distance.distance.

Dans ce cas les trois gradients mesurés sont sans relation avec ceux créés par l'objet à détecter et conduisent donc  In this case, the three measured gradients are unrelated to those created by the object to be detected and therefore lead to

à des solutions erronées de résolution des équations.  to erroneous solutions for solving equations.

Dans cette première catégorie de systèmes on ne suppose pas à priori que l'objet à détecter soit animé d'une vitesse relative par rapport aux capteurs et l'effet d'une telle vitesse éventuelle est secondaire pour la détection et de ce fait, bien que le principe de calcul soit basé sur les équations du champ des objets dipolaires, il n'existe pas de possibilité de vérifier que les signaux recus sont réellement ceux d'un objet dipolaire et non pas des signaux parasites pouvant être d'origine variée et qui sont donc  In this first category of systems it is not assumed a priori that the object to be detected is driven by a relative speed with respect to the sensors and the effect of such a possible speed is secondary for the detection and therefore, well that the principle of calculation is based on the equations of the field of dipolar objects, there is no possibility to verify that the received signals are actually those of a dipole object and not spurious signals that can be of varied origin and who are

exploités de façon erronée.exploited erroneously.

Dans la seconde catégorie le procédé de détection est basé sur la mesure par capteur de module (donc insensible à son orientation) du champ de l'objet superposé aux différents  In the second category the detection method is based on the measurement by module sensor (thus insensitive to its orientation) of the field of the object superimposed on the different

champs parasites.parasitic fields.

-4- Dans ce cas bien qu'un jeu de trois magnétomètres directifs  -4- In this case although a set of three directional magnetometers

orientés suivant les axes d'un triedre puissent théorique-  oriented along the axes of a theoretically

ment permettre le calcul du module du champ magnétique, il est fait appel le plus souvent à des magnétomètres à  allow the calculation of the magnetic field modulus, it is most often called upon magnetometers to

résonnances du fait qu'ils ne sont pas directifs.  resonances because they are not directive.

Dans cette seconde catégorie de systèmes, le magnétomètre de mesure de la valeur en module du champ est animé d'un mouvement relatif par rapport à l'objet et le système de détection analyse l'évolution du signal mesuré en fonction du temps. Ce signal temporel est la somme du signal dû à  In this second category of systems, the magnetometer for measuring the field's module value is moved relative to the object and the detection system analyzes the evolution of the measured signal as a function of time. This time signal is the sum of the signal due to

l'objet et des bruits magnétiques divers.  the object and various magnetic noises.

Le plus souvent la détection est effectuée lorsque le signal à mesurer dépasse d'une certaine valeur les signaux dûs aux bruits. Dans certains cas il est également pris en compte la durée de ce dépassement compte tenu d'un certain  Most often the detection is carried out when the signal to be measured exceeds a certain value the signals due to noise. In some cases it is also taken into account the duration of this overrun taking into account a certain

nombre de seuils.number of thresholds.

A titre d'exemple le brevet francais n .2 106 657 décrit un  By way of example, French Patent No. 2,106,657 discloses a

procédé de détection élaboré sur le principe précédent.  detection method elaborated on the previous principle.

Suivant ce procédé, le signal mesuré est filtré dans une batterie de filtre passe bandes jointifs effectuant une  According to this method, the measured signal is filtered in a filter battery passes contiguous strips performing a

analyse spectrale sommaire.summary spectral analysis.

Dans chacune de ces bandes de fréquence est effectuée une  In each of these frequency bands is performed a

détection d'enveloppe des signaux et une mesure de l'ampli-  signal envelope detection and a measurement of the ampli-

tude crête. La comparaison des amplitudes crêtes entre les enveloppes des signaux filtrés en provenance des filtres  ridge study. The comparison of the peak amplitudes between the envelopes of the filtered signals coming from the filters

adjacents permet à travers une logique de décision d'éla-  adjacent areas allows, through a decision logic to

borer un signal de détection.construct a detection signal.

Bien que ses performances soient largement supérieures aux méthodes de la première catégorie, le procédé n'est efficace que lorsque le signal utile de cible est largement supérieur aux signaux crées par les bruits magnétiques parasites et de ce fait a une portée de détection limitée -5-Comme précédemment, ce procédé ne distingue pas les signaux d'un objet dipolaire des signaux parasites dépassant le  Although its performance is far superior to the methods of the first category, the method is effective only when the target useful signal is far superior to the signals created by the parasitic magnetic noise and thus has a limited detection range -5 As before, this method does not distinguish the signals of a dipole object parasitic signals exceeding the

seuil de décision.decision threshold.

L'objectif auquel vise l'invention est d'améliorer considérablement les performances des systèmes antérieérs dans la détection des objets magnétiques à des distances  The objective of the invention is to significantly improve the performance of prior systems in the detection of magnetic objects at distances

telles que leur aspect magnétique est dipolaire.  such that their magnetic appearance is dipolar.

Nous verrons que l'invention s'applique également à des objets de forme magnétique plus complexe et ayant notamment un comportement quadripolaire dans les conditions pratiques  We will see that the invention also applies to objects of more complex magnetic form and in particular having a quadrupole behavior in practical conditions.

de la détection.detection.

Par performance on entend au premier ordre la portée de détection. Cette portée est fonction du rapport signal (de l'objet) sur bruit (bruits magnétiques variés). Dans les procédés de l'art antérieur, la détection n'est possible que lorsque le signal est largement supérieur au bruit dans  By performance is meant at first order the detection range. This range is a function of the signal (object) to noise ratio (various magnetic noise). In the methods of the prior art, detection is only possible when the signal is much greater than the noise in

un rapport au moins égal à 2 ou 3.  a ratio of at least 2 or 3.

Le premier avantage de l'invention est de pouvoir détecter des signaux dipolaires ayant des niveaux très largement inférieurs au bruit et donc d'augmenter considérablement la portée de détection par rapport aux systèmes de l'art antérieur. Un second objet de l'invention est de permettre la détection d'objets magnétiques en ne faisant appel qu'à la mesure du  The first advantage of the invention is to be able to detect dipole signals having levels much lower than the noise and thus significantly increase the detection range compared to the systems of the prior art. A second object of the invention is to allow the detection of magnetic objects using only the measurement of the

ou des signaux fournis par un ou des capteurs magnéto-  or signals provided by one or more magneto-

mètriques mesurant le module du champ de l'objet et des champs magnétiques parasites et de ce fait facilite grandement l'utilisation par rapport aux méthodes utilisant des capteurs directionels dont la stabilité des orientations relatives des axes de sensibilité est particulièrement  metric measuring the module of the field of the object and parasitic magnetic fields and therefore greatly facilitates the use compared to methods using directional sensors whose stability of the relative orientations of the axes of sensitivity is particularly

difficile à assurer et à conserver dans le temps.  difficult to insure and maintain over time.

-6- Ceci est obtenu entre autres par une nouvelle formulation analytique des signaux à détecter (dipolaires ou quadri- -ô polaires) et ayant comme avantages d'une part de permettre l la détection, mais également le calcul de la localisation de l'objet magnétique sans ambiguïté; ni solutions multiples  This is obtained, inter alia, by a new analytical formulation of the signals to be detected (dipole or quadri-polar) and having the advantages, on the one hand, of allowing the detection, but also the calculation of the location of the magnetic object without ambiguity; neither multiple solutions

et de manière mathématiquement exacte.  and mathematically exact.

L'invention outre une nouvelle formulation analytique adaptée, propose également une méthode nouvelle de résolution effective  The invention in addition to a new adapted analytical formulation, also proposes a new method of effective resolution

des équations conduisant à la détection et à la localisation.  equations leading to detection and localization.

En effet, ces équations ne sont pas susceptibles d'être résolues directement compte tenu du nombre d'inconnues et de  Indeed, these equations are not likely to be solved directly given the number of unknowns and

leur non linéarité.their non-linearity.

En particulier dans le cas de l'utilisation de deux capteurs magnétomètriques de mesure un des avantages de l'invention, outre la détection et la localisation de l'objet magnétique, est de permettre le calcul précis des moments magnétiques de l'objet, permettant ainsi son identification sous l'aspect magnétique ce qui offre l'avantage de ne détecter que les objets dont l'aspect magnétique correspond aux objets à rechercher et contribue largement à la sureté de détection en augmentant les performances, et en minimisant  In particular, in the case of the use of two magnetometric measurement sensors, one of the advantages of the invention, besides the detection and the location of the magnetic object, is to allow the precise calculation of the magnetic moments of the object, allowing thus its identification in the magnetic aspect which offers the advantage of only detecting the objects whose magnetic appearance corresponds to the objects to be searched and contributes largely to the safety of detection by increasing the performances, and minimizing

les fausses alarmes.false alarms.

Un autre avantage de l'invention est de proposer une méthode permettant d'effectuer ces opérations en temps réel, c'est  Another advantage of the invention is to propose a method for performing these operations in real time, it is

à dire sans perte de temps, ni retard.  to say without loss of time, nor delay.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description  The invention will be better understood from the description

suivante o en référence aux dessins annexés: La figure 1A est une représentation du champ magnétique crée  next with reference to the accompanying drawings: FIG. 1A is a representation of the magnetic field created

par un objet dipolaire dans l'espace qui l'entoure.  by a dipolar object in the space that surrounds it.

La figure 19 représente les 3 formes typiques des signaux observés lorsqu'un capteur de module de champ magnétique  Figure 19 shows the 3 typical shapes of the signals observed when a magnetic field module sensor

est en déplacement par rapport à l'objet magnétique.  is moving relative to the magnetic object.

La figure 1C représente un des signaux précédents échan-  FIG. 1C represents one of the preceding signals exchanging

tilloné c'est à dire lorsque la mesure est effectuée à  tilted, ie when the measurement is made at

intervalles de temps à t.time intervals at t.

-7- La figure ZA est la représentation des fonctions de base de l'art antérieur fO,fl,.f2, permettant de représenter  FIG. ZA is the representation of the basic functions of the prior art f 0, f 1, f 2, making it possible to represent

tout signal dipolaire.any dipolar signal.

La figure 22 est la représentation des fonctions de bases 'iy/ LIz selon l'invention permettant non seulement -de représenter tout signal dipolaire mais aussi d'effectuer  FIG. 22 is the representation of the basic functions' iy / LIz according to the invention allowing not only to represent any dipole signal but also to perform

la détection de l'objet et sa localisation.  the detection of the object and its location.

La figure 3 est la représentation suivant l'invention du choix des paramètres géométriques choisis, définis par l'objet à détecter N, et le vecteur vitesse v relatif entre  FIG. 3 is the representation according to the invention of the choice of the selected geometric parameters, defined by the object to be detected N, and the relative velocity vector v between

le capteur magnétomètrique et le dit objet à détecter.  the magnetometric sensor and said object to be detected.

La figure 4 analogue à la précédente montre les paramètres géométriques choisis dans le cas de l'utilisation de deux  FIG. 4, similar to the previous one, shows the geometrical parameters chosen in the case of the use of two

capteurs magnétomètriques M1 et M2.  magnetometers M1 and M2.

k15 La figure 5 est le diagramme explicitant la méthode utilisée suivant l'invention pour obtenir les paramètres de détection et de localisation de l'objet magnétique à partir du signal  FIG. 5 is the diagram explaining the method used according to the invention for obtaining the detection and location parameters of the magnetic object from the signal

SM d'un capteur magnétomètrique unique.  SM of a single magnetometric sensor.

La figure 6 analogue à la précédente présente le diagramme explicitant une des methodes pour obtenir les paramètres de détection et de localisation de l'objet magnétique à  FIG. 6, analogous to the previous one, shows the diagram explaining one of the methods for obtaining the detection and localization parameters of the magnetic object at

partir des signaux SM1 et SM2 de deux capteurs magnéto-  signals SM1 and SM2 from two magneto-

métriques. La figure 7 représente graphiquement la forme des critères de détection obtenus suivant la méthode à des instants  metrics. FIG. 7 graphically represents the shape of the detection criteria obtained according to the method at times

différents avant et après passage dans le plan de l'objet.  different before and after passage in the plane of the object.

La figure 8A est une représentation d'une réalisation simplifiée n'utilisant qu'un nombre restreint (8 par exemple)  FIG. 8A is a representation of a simplified embodiment using only a limited number (8 for example)

de points d'observation dans le plan d'observation.  observation points in the observation plan.

La figure 8B montre à deux instants avant et après passage dans le plan de l'objet les valeurs des critères de détection, -8- Classiquement le champ d'un dipôle magnétique de moment  FIG. 8B shows, at two moments before and after passing through the plane of the object, the values of the detection criteria, -8- Conventionally the field of a magnetic dipole of moment

_4 placé en O créé au point t D s'effectue la mesure est -  _4 placed in O created at the point t D is carried out the measurement is -

donné par: À o (voir figure1 A) U est le vecteur unitaire porté par  given by: At o (see Figure 1 A) U is the unit vector carried by

le vecteur De et R est la distance OM.  the vector De and R is the distance OM.

Du fait de l'utilisation pour la mesure en M d'un magnéto-  Due to the use for the measurement in M of a magnetometer

mètre mesurant le module du champ magnétique total et parce que le champ Hd en pratique est toujours très petit, devant Ht, le signal présent à la sortie du magnétomètre est l'image de AH, projection de Hd sur le champ magnétique terrestre Ht. H j Lorsque l'objet magnétique et le capteur ma3gnétomètrique sont animés d'un mouvement relatif, l'information de sortie du capteur représentant AtH est variable avec le temps et, est fonction des variations temporelles des paramètres et relations exprim- es par l'équation (1) dans laquelle le  meter measuring the module of the total magnetic field and because the field Hd in practice is always very small, in front of Ht, the signal present at the output of the magnetometer is the image of AH, projection of Hd on the earth's magnetic field Ht. When the magnetic object and the magnetic sensor are moved in relative motion, the output information of the sensor representing AtH is variable with time and is a function of the temporal variations of the parameters and relations expressed by the sensor. equation (1) in which the

coefficient k est fonction des unités choisies.  coefficient k is a function of the units chosen.

Explicitement le signal AH mesuré à un instant donné est fonction des paramètres suivants: - Orientation du champ terrestre Ht (2 angles) Orientation du vecteur unitaire U (2 angles) - Orientation du moment magnétique > (2 angles) - Module de moment.magnétique/t (1 paramètre) Distance de l'objet au capteur R (1 paramètre)  Explicitly the AH signal measured at a given instant is a function of the following parameters: - Orientation of the terrestrial field Ht (2 angles) Orientation of the unit vector U (2 angles) - Orientation of the magnetic moment> (2 angles) - Magnetic moment module / t (1 parameter) Distance from the object to the R sensor (1 parameter)

soit un total de 8 paramètres.a total of 8 parameters.

-9- La connaissance, à priori, de ces 8 paramètres permet de calculer le signal AH, mais à l'inverse la mesure deZH à partir d'une seule équation (1) ne permet en aucun cas de calculer les 8 paramètres inconnus, ni même les 6 dans le cas o l'on suppose l'orientation du champ terrestre t connue au moyen par exemple de magnétomètres directifs auxiliaires. De plus l'évolution en fonction du temps de aH fait intervenir deux paramètres supplémentaires qui sont la trajectoire relative de l'objet et du capteur et leur  The knowledge, a priori, of these 8 parameters makes it possible to calculate the signal AH, but conversely the measurement of ZH starting from a single equation (1) does not allow in any case to calculate the 8 unknown parameters, or even the 6 in the case where one assumes the orientation of the known terrestrial field by means for example of auxiliary directional magnetometers. Moreover, the evolution as a function of the time of aH involves two additional parameters which are the relative trajectory of the object and the sensor and their

vitesse relative.relative speed.

En pratique courante on peut assimiler la trajectoire relative du capteur et de l'objet à une droite (trajectoire  In current practice we can assimilate the relative trajectory of the sensor and the object to a straight line (trajectory

rectiligne) et parcourue à vitesse relative v constante.  rectilinear) and traveled at a constant speed v constant.

Cette hypothèse est vérifiée pour la quasi totalité des  This assumption is verified for almost all

applications de l'invention, de plus l'analyse et l'ex-  applications of the invention, furthermore the analysis and ex-

périence pratique nous ont montré que les erreurs commises en utilisant la méthode de l'invention pour les objets et  practical experience have shown us that mistakes made using the method of invention for objects and

véhicules de recherche courants restaient d'impact négli-  current search vehicles remained of negligible impact.

geable sur les performances du système.  on the performance of the system.

Dans ce contexte, l'expérience a montré que l'allure des signaux mesurés en fonction du temps par le capteur magnétomètrique pouvait avoir trois formes typiques  In this context, experience has shown that the pace of the signals measured as a function of time by the magnetometric sensor could have three typical shapes.

représentées par les courbes 1,2 et 3 de la figure [1B].  represented by the curves 1,2 and 3 of figure [1B].

Toujours dans cette hypothèse, MR. J.E. ANDERSON a montré en 1949 que tous les signaux magnétiques, quelle que soit la configuration de l'objet et de la trajectoire relative, pouvaient être exprimés mathématiquement en fonction d'une  Still in this hypothesis, MR. J.E. ANDERSON showed in 1949 that all magnetic signals, whatever the configuration of the object and the relative trajectory, could be expressed mathematically according to a

combinaison linéaire de trois signaux ou fonctions de base.  linear combination of three signals or basic functions.

Des signaux magnétiques variés sont représentés en changeant la contribution de chacune de ces fonctions de base. La représentation mathématique de ces fonctions de base est  Various magnetic signals are represented by changing the contribution of each of these basic functions. The mathematical representation of these basic functions is

communément appelée fonctions d'ANOERSON.  commonly referred to as ANOERSON functions.

-10- En utilisant le paramètre sans dimension u défini comme le rapport de la distance E parcourue suivant la trajectoire relative et de la plus courte distance D de passage entre l'objet et le capteur, le signal magnétomètrique SM vu par le capteur en fonction du temps est exprimé par: sM = té a.)(z+uS1>+ ^utr t CT46UdC.S[ - 5 SI+ air ,. a) S,; 'J t3)) io uC^=(t Y / Les trois fonctions (3) sont les fonctions de base d'ANDERSON, les coefficients AO, A1, A2, des coefficients dont la valeur, variable suivant le cas, représentent la contribution au signal SM total de chacun des signaux de base WD, La figure 2-A est une représentation graphique des ces fonctions. De même que pour l'équation (1),l'équation (2) permet de représenter n'importe quel signal magnétique SM en fonction du temps une fois choisis tous les paramètres déjà cités, mais ne permet pas plus que la précédente de déterminer les dits paramètres, c'est à dire d'effectuer  By using the dimensionless parameter u defined as the ratio of the distance E traveled along the relative trajectory and the shortest distance D of passage between the object and the sensor, the magnetometric signal SM seen by the sensor in function time is expressed by: sM = t (a) (z + uS1> + ^ utr t CT46UdC.S [- 5 SI + air, a) S ,; The three functions (3) are the basic functions of ANDERSON, the coefficients AO, A1, A2, coefficients whose value, which varies according to the case, represent the contribution. to the total SM signal of each of the basic signals WD, Figure 2-A is a graphical representation of these functions, as in Equation (1), equation (2) can represent any signal magnetic SM as a function of time once chosen all the parameters already mentioned, but does not allow more than the previous one to determine the said parameters, that is to say to perform

une détection localisation à partir de la seule connaiss-  localization detection from the sole know-

ance du signal magnétique SM en fonction du temps.  of the magnetic signal SM as a function of time.

ff

_ 11 __ 11 _

L'analyse montre qu'il y a en fait une infinité de représentations possibles du signal SM et que l'on peut trouver autant de jeux correspondants de trois fonctions de base pouvant représenter exactement SM Une première caractéristique de l'invention est de proposèr un jeu de trois fonctions de base, permettant évidemment de représenter le signal SM à partir de la connaissance à priori des différents paramètres reliant, l'objet, le capteur, et leurs trajectoires respectives, mais surtout permettant à partir de la seule connaissance d'un ou de deux signaux SM d'avoir accès à l'ensemble des paramètres cités et donc d'effectuer la détection, la localisation et la détermination des caractéristiques  The analysis shows that there are in fact an infinity of possible representations of the signal SM and that we can find as many corresponding sets of three basic functions that can represent exactly SM. A first characteristic of the invention is to propose a set of three basic functions, obviously allowing to represent the signal SM from the knowledge a priori of the different parameters connecting the object, the sensor, and their respective trajectories, but especially allowing from the sole knowledge of a or two SM signals to have access to all the mentioned parameters and thus to perform the detection, the location and the determination of the characteristics

magnétiques de l'objet détecté.magnetic objects detected.

La seconde caractéristique de l'invention est un procédé :'- nouveau permettant effectivement à partir d'un signal SM lk. (ou de 2 signaux SM, et SM,) de calculer les différents  The second characteristic of the invention is a new method which effectively makes it possible to start from an SM signal lk. (or 2 SM signals, and SM,) to calculate the different

paramètres précités et d'effectuer la détection localisa-  above-mentioned parameters and to perform locational

E0 tion de l'objet.E0 tion of the object.

Les fonctions de base selon l'invention ont donc été déter-  The basic functions according to the invention were therefore determined

(. ji minées et choisies en fonction-d'un certain nombre de L_ critères et caractéristiques nécessaires pour être en  mined and selected according to a number of criteria and characteristics necessary to be

mesure d'utiliser le nouveau procédé de détection.  able to use the new detection method.

Ces critères suivant l'invention sont les suivants: Les bases doivent être orthogonales et normées à 1. C'est à dire qu'aucun signal de base n'est projetable sur les deux autres bases et en particulier la partie du signal Sm projetable sur chacune des bases est unique ce qui conduit à la détermination de coefficients de projections (Ai) uniques pour un signal SM donné. Ce qui n'est pas le cas des fonctions d'ANDERSON pour lesquelles les bases n'étant pas orthogonales il y a une infinité de solutions de projection du signal S, sur lesdites bases ce qui conduit à l'impossibilité de détermination des paramètres inconnus  These criteria according to the invention are as follows: The bases must be orthogonal and standardized to 1. That is to say that no basic signal is projected on the other two bases and in particular the part of the signal Sm which can be projected on each of the bases is unique which leads to the determination of unique projection coefficients (Ai) for a given signal SM. What is not the case of the ANDERSON functions for which the bases are not orthogonal there is an infinity of solutions of projection of the signal S, on these bases which leads to the impossibility of determination of the unknown parameters

qui ne sont pas séparés.who are not separated.

I.I.

_1 2 -_1 2 -

-12-, Les fonctions de base doivent être aussi différenciées que possible ce qui dans la pratique o le signal utile SM est noyé dans des bruits variés permet le calcul précis  -12-, The basic functions should be as differentiated as possible which in practice o the useful signal SM is embedded in various noises allows the precise calculation

des projections et donc des coefficients Ai de projection.  projections and therefore projection coefficients Ai.

On a donc cherch6' àétabIir un jeu de bases dites à fall off décroissant, c'est à dire à comportement asymptotique aussi  We have therefore sought to establish a set of bases called fall off decreasing, that is to say asymptotic behavior also

différent que possible des unes par rapport aux autres.  as different from each other as possible.

Une troisième caractéristique fondamentale de l'invention est le choix des paramètres géométriques par lesquels on exprime les équations de manière à minimiser le nombre de paramètres inconnus ce qui a permis de trouver un procédé permettant dans une première étape de résoudre le problème en n'ayant qu'un nombre réduit de paramètres inconnus à trouver. Le choix de ces paramètres est explicité par la figure 3 dans laquelle: M et N sont respectivement les positions du capteur M et et de l'objet N à un instant donné, v est le vecteur vitesse relative à cet instant entre l'objet et le capteur, V est le plan objet tel que il passe par l'objet N et est orthogonal au vecteur 7, W est le plan d'observation tel que ce plan contienne  A third fundamental characteristic of the invention is the choice of the geometrical parameters by which the equations are expressed so as to minimize the number of unknown parameters, which made it possible to find a method making it possible in a first step to solve the problem by not having that a reduced number of unknown parameters to find. The choice of these parameters is explained in FIG. 3 in which: M and N are respectively the positions of the sensor M and and of the object N at a given instant, v is the relative velocity vector at this instant between the object and the sensor, V is the object plane as it passes through the object N and is orthogonal to the vector 7, W is the observation plane such that this plane contains

M, N et v.M, N and v.

Ce choix de paramètres est valable dans tous les cas de mouvements respectifs de M et N et en particulier s'applique aussi bien à la détection d'un objet N mobile par un capteur M fixe, d'un objet fixe par un capteur  This choice of parameters is valid in all cases of respective movements of M and N and in particular applies both to the detection of a mobile object N by a fixed sensor M, a fixed object by a sensor

mobile ou d'un objet mobile et d'un capteur mobile.  mobile or a mobile object and a mobile sensor.

Dans le cas pratique o pendant la durée d'observation  In the practical case o during the observation period

des signaux la trajectoire relative de M et N est relati-  signals the relative trajectory of M and N is relative

vemnent rectiligne et parcourue à vitesse sensiblement constante v, la droite passant par M et parallèle à v est  straight and traveled at substantially constant speed v, the straight line passing through M and parallel to v is

constante V, -constant V, -

-13- La trajectoire relative de M par rapport à N et coupe le plan V au point O. O est choisi comme origine des coordonnées, OX est parallèle à v, OY est orthogonal à OX et passe par N, D est la plus courte distance de passage entre M et N, E est la distance du capteur M au plan objet V, à un  The relative trajectory of M with respect to N and intersects the plane V at the point O. O is chosen as the origin of the coordinates, OX is parallel to v, OY is orthogonal to OX and passes through N, D is the shortest distance between M and N, E is the distance from the sensor M to the object plane V, to a

instant donné, H est le vecteur champ magnétique terres-  given moment, H is the terrestrial magnetic field vector

tre à priori quelconque dans le repère OXY.  be a priori any in the OXY mark.

Tout signal temporel Sm issu du capteur magnétomètrique et créé par le moment magnétique/ dipolaire de l'objet N dans son déplacement relatif par rapport au capteur pourra t s'écrire: S t. 15 soit: SM = Ao. + Pf, + Az expression (E) E- dans laquelle suivant l'invention et avec u =: L fl.,. e4,L) S/L  Any temporal signal Sm coming from the magnetometric sensor and created by the magnetic / dipolar moment of the object N in its relative displacement with respect to the sensor can be written: S t. Either: SM = Ao. + Pf, + Az expression (E) E- in which according to the invention and with u =: L fl.,. e4, L) S / L

C _____C _____

C!= V. z_ La représentation graphique de ces nouvelles fonctions  C! = V. z_ The graphical representation of these new functions

de base, à la fois orthonormées et à comportement asympo-  basic, both orthonormal and asymptomatic

tique différent est donnée en figure 2-B. On constate que ces trois nouvelles fonctions sont très bien différenciées dans tout le domaine pratique de variation du paramètre u au contraire des fonctions d'ANDERSON pour lesquelles L  different tick is given in Figure 2-B. It can be seen that these three new functions are very well differentiated throughout the practical domain of variation of the parameter u unlike the functions of ANDERSON for which L

Si ----Yes ----

-14- f0 et 2 sont confondues pour u 1-1 1 et 2 sont confondues pour u > -1 i i1 et 2 sont confondues pour u >0 ?O,? 1 et 2 sont confondues pour u >,1 Dans le cas o la distance minimum D de passage entre le capteur M et l'objet N n'est plus très grande devant les dimensions de l'objet, le modéle dipolaire ne peut plus  -14- f0 and 2 are merged for u 1-1 1 and 2 are merged for u> -1 i i1 and 2 are merged for u> 0? O ,? 1 and 2 are merged for u>, 1 In the case where the minimum distance D of passage between the sensor M and the object N is no longer very large in front of the dimensions of the object, the dipole model can no longer

être considéré comme représentant exactement le comporte-  be considered to represent exactly the behavior

ment magnétique de l'objet, ces nouvelles bases peuvent être complétées par deux bases supplémentaires, représentant  of the object, these new bases may be supplemented by two additional bases, representing

le comportement quadripolaire de l'objet.  the quadrupole behavior of the object.

D3ns ce cas, suivant l'invention l'équation(4)s'écrit: o., t,, C , sont donnés par 5)et, j et f, par: (4' Ba.4 ^^^^L^^^^^ 4 = t t't e1 t) @/2 Ces deux nouvelles bases répondent aux critères choisis d'orthonormalisation et de comportement asymptotique  In this case, according to the invention, equation (4) is written: o, t ,, C, are given by 5) and, j and f, by: (4 'Ba ^ ^^^^ L ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

différent entre elles et vis à vis des trois premières.  different from each other and with respect to the first three.

L'ensemble Y à C décrit complètement et exactement le  The set Y to C describes completely and exactly the

signal issu d'un objet quadripolaire.  signal from a quadrupole object.

Le procédé de détection objet de l'invention s'applique aussi bien aux objets considérés comme dipolaires (équations 4 et 5) qu'à ceux à comportement quadripolaire  The detection method which is the subject of the invention applies equally to objects considered to be dipolar (equations 4 and 5) and to those with quadrupole behavior

(équations 6, 5 et 7).(Equations 6, 5 and 7).

-15- Dans les équations 4 et 6: - les coefficients Ai sont des fonctions non linéaires des paramètres Ht et/t: - les nouvelles fonctions de base 5 et 7 sont fonction des paramètres E,D et Ht de façon également non linéaire. De ce fait, et disposant de moins d'équations que d'inconnues dans le cas dipolaire comme dans le cas quadripolaire, le problème de la détection et localisation de l'objet n'est pas soluble par les méthodes mathématiques  In equations 4 and 6: the coefficients Ai are nonlinear functions of the parameters Ht and / t: the new basic functions 5 and 7 depend on the parameters E, D and Ht also in a non-linear manner. As a result, and having fewer equations than unknowns in the dipolar case as in the quadripolar case, the problem of the detection and localization of the object is not soluble by mathematical methods.

classiques du fait que les équations ne sont pas inversi-  because the equations are not inversely

bles et de plus parfaitement non linéaires en fonction de E, D, H& et.4 Une première caractéristique essentielle de l'invention est le choix que nous faisons de rechercher l'objet inconnu N dans le plan W appelé plan d'observation bien que ce plan soit à priori inconnu sauf qu'il contient le vecteur vitesse relative v et le capteur M, ceci est rendu possible par le choix fait des paramètres E et D et du paramètre réduit u = E/D permettant d'exprimer les fonctions de base t uniquement en fonction de E, et D, dans le plan W. Une seconde caractéristique essentielle de l'invention est de rechercher l'objet inconnu N dans certaines positions choisies à priori dans le plan W. Pour cela, nous définissant à priori dans le plan W un  The first essential characteristic of the invention is the choice we make to search for the unknown object N in the plane W called the plane of observation, although it is not so linear in terms of E, D, H and. this plane is a priori unknown except that it contains the relative velocity vector v and the sensor M, this is made possible by the choice made of the parameters E and D and the reduced parameter u = E / D making it possible to express the functions of base t only according to E, and D, in the plane W. A second essential characteristic of the invention is to search for the unknown object N in certain positions chosen a priori in the plane W. For this, we define a priori in the plan W a

certain nombre de points définis chacuns par leurs coordon-  number of points each defined by their coordi-

nées E.et DJ.born and DJ.

On établit donc un tableau des coordonnées de ces points de dimension m X n tel que le suivant: Ed Di EL D - - E D - - E. Dj  We thus establish a table of the coordinates of these points of dimension m X n such that the following: Ed Di EL D - - E D - - E. Dj

- D-ED E- D- D-ED E- D

E D EmDE E D.E Eu DE D EDDE E D.E Eu D

2778746 12778746 1

-16- --16- -

Ce tableau comporte en principe un nombre m X n de points de coordonnées courantes E i Det pour chacune desquelles nous J. connaissons les valeurs numériques des fonctions de base t o1 S Z 3à partir des équations 5 en modèle dipolaire ou des fonctions go a1 C2 q3 q,4 3 partir des équations 5 et '  This table comprises in principle a number m X n of common coordinate points E i Det for each of which we know the numerical values of the basic functions t o1 SZ 3 from equations 5 in dipole model or functions go a1 C2 q3 q, 4 from equations 5 and '

7 en modèle quadripolaire.7 in quadrupole model.

Par ailleurs, suivant l'invention,le signal SM issu du capteur magnétomètrique est échantilloné à des intervalles de temps égaux At, ce qui donne lieu à la mesure (pendant un temps défini (T) appelé horizon de' mesure de P valeurs successives de SM notées S, S'M.. SM et correspondant à l'évolution du signal créé par l'objet inconnu et mesuré par le capteur magnétométrique dans son déplacement  Furthermore, according to the invention, the signal SM coming from the magnetometric sensor is sampled at equal time intervals Δt, which gives rise to the measurement (during a defined time (T) called the measuring horizon of P successive values of SM noted S, S'M .. SM and corresponding to the evolution of the signal created by the unknown object and measured by the magnetometric sensor in its displacement

relatif par rapport à l'objet recherché.  relative to the object sought.

Suivant l'invention, on établit pour chaque point EL D choisi à priori dans le plan W, l'équation suivante (8), partir de l'équation, (4) des expressions des fonctions de J base C(i, de la mesure des P échantillons S'M SPM du signal SM du magnétomètre: 2 5 i SL x + ia q la solution de cette équation est Ar. e dans laquelle 9t est la matrice transposée de -ij et le terme [ gT.SM] Représente le vecteur de corrélation entre le signal réel mesuré S. et le signal qui serait -17- généré par un objet N arbitrairement placé au point de coordonnées ECDj du plan W; et IBI est la matrice des bruits. On notera que la matricel lest identique, à une translation près pour tous les points E;D- du tableau correspondant à une distance Didonnée constante. L'équation(9)représente la solution qui minimise l'erreur entre le signal réel mesuré et le signal d'un objet virtuel placé en Ej, c'est à dire l'erreur entre le signal réel et le signal issu du modèle pour un objet placé au point choisi Ej représenté par les équations  According to the invention, for each point EL D chosen a priori in the plane W, the following equation (8) is derived from the equation (4) of the expressions of the functions of J base C (i, of the measurement of P samples SPM MS of the SM signal of the magnetometer: 2 5 i SL x + ia q the solution of this equation is Ar. e in which 9t is the transposed matrix of -ij and the term [gT.SM] represents the correlation vector between the actual signal measured S. and the signal which would be generated by an object N arbitrarily placed at the coordinate point ECDj of the plane W, and IBI is the noise matrix. , to a close translation for all points E; D- of the table corresponding to a constant Didonne distance Equation (9) represents the solution that minimizes the error between the measured real signal and the signal of a virtual object placed in Ej, ie the error between the real signal and the signal coming from the model for an object placed at the chosen point Ej represented by the equations

(4) et (5).(4) and (5).

Dans le cas o l'objet recherché a un comportement quadri-  If the object sought has a four-fold

polaire, des équations similaires à(8)et(9)sont établies pour chaque point Ej3 à partir des équations(6et (5s) et(71  polar, equations similar to (8) and (9) are established for each point Ej3 from the equations (6 and (5s) and (71

la méthode proposée restant identique par ailleurs.  the proposed method remains the same elsewhere.

L'équation(9)est appelée "opération de projection" puisqu' elle effectue la projection mathématique du signal réel S sur les bases tpour chacun des points EL.Dj des plan W, c'est à dire effectue l'identification dans le signal SK réel et dans les bruits superposés à ce signal de la partie identifiée comme provenant d'une source magnétique  Equation (9) is called "projection operation" since it performs the mathematical projection of the real signal S on the bases tp for each of the points EL.Dj of the planes W, ie performs the identification in the signal Real SK and in sounds superimposed on this signal of the part identified as coming from a magnetic source

dipolaire (ou quadripolaire) placée au point d'analyse ED].  dipolar (or quadrupole) placed at the point of analysis ED].

Une autre caractéristique essentielle de l'invention est de faire appel pour la détection localisation de l'objet N au calcul des énergies du bruit et du signal identifié et au calcul du critère de détection défini comme le rapport de l'énergie identifiée et de l'énergie totale égale à la somme de ladite énergie identifiée et de l'énergie du bruit. C'est l'utilisation de ce critère énergétique qui est mathématiquement exact conjointement  Another essential characteristic of the invention is to call upon the detection of the location of the object N to calculate the energies of the noise and the identified signal and to calculate the detection criterion defined as the ratio of the energy identified and the total energy equal to the sum of said identified energy and the noise energy. It is the use of this energy criterion which is mathematically exact together

avec la description analytique exacte des signaux possibles  with the exact analytical description of the possible signals

issus de chacun des points ELD] qui fait la supériorité -18- du procédé objet de l'invention par rapport aux méthodes connues antérieurement basées sur des mesures d'amplitude, du fait que l'on extrait du signal noyé dans le bruit i la totalité des informations qu'il contient et de manière rigoureusement exacte au sens mathématique de ce terme. Suivant l'invention, le procédé de détection consiste en: i - Calculer l'énergie úE(idu signal réel S. projetable sur les bases de chacun des points ELDj.  from each of the ELD points] which is superior to the method which is the subject of the invention with respect to the previously known methods based on amplitude measurements, since the signal embedded in the noise i is extracted from the signal. all the information it contains and in a strictly exact way in the mathematical sense of that term. According to the invention, the detection method consists of: i - calculating the energy úE (idu real signal S. projectable on the bases of each of the ELDj points.

& (àest l'énergie identifiée du signal SM - Calculer l'énergie totale du signal réel et des bruits  & (at is the identified energy of the SM signal - Calculate the total energy of the actual signal and noise

e sur l'horizon temporel T mesure défini précédemment.  e on the time horizon T measure defined previously.

- Calculer le critère de détection CLj correspondant à chaque point ELDi et défini suivant l'invention par le rapport Cj= j) Ct - Evaluer pour l'ensemble des points E.Dj la valeur] maximum du critère C j qui est la valeur Cke (k et 1 représentant les coordonnées en Ek et Du du point E-Dj pour lequel CL" est maximum) -Comparer la valeur de C; à un seuil v - Si CKL est supérieur à Extraire C = CFu/≥ niveau de confiance de la détection 25. Extraire E = Et  - Calculate the detection criterion CLj corresponding to each ELDi point and defined according to the invention by the ratio Cj = j) Ct - Evaluate for the set of points E.Dj the maximum value] of the criterion C j which is the value Cke (k and 1 representing the coordinates in Ek and Du of the point E-Dj for which CL "is maximum) -Comparer the value of C; at a threshold v - Si CKL is greater than Extract C = CFu / ≥ confidence level of the detection 25. Extract E = And

D = DLD = DL

qui sont les coordonnées dans les axes définis précédem-  which are the coordinates in the axes previously defined

ment de l'objet détecté par rapport au capteur magnéto-  detected object in relation to the magneto-

mètrique M. A partir des notations des équations:8>et9 l'énergie identifiée C du signal S Mcorrespondant à chaque point EgDj est obtenu par application de l'équation (10) suivante: qi -19- i(ij) = A ". (10)  metric M. From the notation of the equations: 8> and 9 the identified energy C of the signal S Mcorresponding to each point EgDj is obtained by applying the following equation (10): qi -19- i (ij) = A " (10)

o A" est la matrice transposée de A matrice des coeffi-  o A "is the transposed matrix of A matrix of coefficients

cients A. Ad Az en dipolaire (ou A, AA AI, A, A4 en quadripolaire). J5 8(/ pourrait également être calculée par: i (i j)= Ac + AA + AD ou i (ij)= Ad + A + An A& + A4 puisque les bases tutilisées sont orthonormées, mais avec une erreur de principe dû à l'effet des filtrages et au fait que le bruit superposé au signal dans la bande de fréquences de mesure peut ne pas être parfaitement blanc r 15 pour certains cas d'application.L'énergie totale Et somme L[ de l'énergie du signal réel possible et de l'énergie des bruits est obtenue par (12) l_ & t =.M  A. Ad Az in dipolar (or A, AA AI, A, A4 quadrupole). J5 8 (/ could also be calculated by: i (ij) = Ac + AA + AD or i (ij) = Ad + A + An A & + A4 since the bases used are orthonormal, but with a fundamental error due to The effect of filtering and the fact that the noise superimposed on the signal in the measurement frequency band may not be perfectly white for certain application cases. The total energy and sum L [of the energy of the real signal possible and the energy of the noises is obtained by (12) l_ & t = .M

201.:(12)201.:(12)

SS

+ (s f +.... ( SM) Chaque valeur de Sm étant obtenue par échantillonnage du signal du magnétomètre à la cadence nt sur l'horizon de mesure T et correspondant à P échantillons successifs  + (s f + .... (SM) Each value of Sm being obtained by sampling the magnetometer signal at the rate nt over the measurement horizon T and corresponding to P successive samples

avec P = T/ at.with P = T / at.

Comme indiqué précédemment, les informations fournies par le procédé objet de l'invention lorsqu'un seul capteur de mesure est utilisé sont: le paramètre C, niveau de  As indicated above, the information provided by the method that is the subject of the invention when a single measurement sensor is used is: parameter C, level of

confiance de la détection, les paramètres E et D de loca-  confidence of the detection, the parameters E and D of

lisation de l'objet magnétique par rapport au capteur M. E est la distance (à un instant donné) entre le capteur  Magnetic object with respect to the sensor M. E is the distance (at a given moment) between the sensor

magnétométrique et le plan objet V qui est ainsi compléte-  magnetometric and object plane V which is thus complete

ment défini, D est dans ce plan la distance entre le -20- point 0 (connu comme intersection du plan V et de la trajectoire relative capteur objet définie par l'axe du  defined, D is in this plane the distance between the point 0 (known as the intersection of the plane V and the relative trajectory object sensor defined by the axis of the

vecteur vitesse v.) et l'objet détecté.  v. velocity vector) and the detected object.

La position de l'objet ainsi détecté n'est connue que par un lieu de position qui est le cercle de centre 0 et de rayon D, ou du moins une fraction de cercle pour toutes les applications. En pratique l'utilisation d'un seul capteur de mesure ne permet pas, compte tenu des phénomènes physiques mis en jeu, une localisation complète des objets à détecter, ni une détermination de leurs caractéristiques magnétiques.  The position of the object thus detected is known only by a location of position which is the circle of center 0 and radius D, or at least a fraction of a circle for all applications. In practice the use of a single sensor does not allow, given the physical phenomena involved, a complete location of the objects to be detected, or a determination of their magnetic characteristics.

Par contre, ceci explique que compte tenu du choix parti-  On the other hand, this explains why, given the particular choice

culier des paramètres utilisés pour la mise en équation  parameters used for the equation

des signaux et des fonctions de base, choix qui en élimi-  signals and basic functions, a choice that eliminates

nant certains paramètres de localisation permettent la résolution partielle du problème de localisation en  Some localization parameters allow the partial resolution of the localization problem by

appliquant la méthode proposée.applying the proposed method.

Malgré une localisation incomplète de l'objet magnétique détecté le procédé décrit précédemment est suffisant particulièrement dans les applications o on connait à priori un lieu de position du ou des objets recherchés; c'est par exemple le cas lors de la recherche d'objets  Despite an incomplete localization of the magnetic object detected, the method described above is sufficient especially in applications where a position of the desired object (s) is known a priori; this is for example the case when looking for objects

reposant au sol ou au fond de la mer o légèrement enfouis.  resting on the ground or at the bottom of the sea o slightly buried.

Dans ces cas la recherche s'effectue en déplaçant le magnétomètre à bord d'un poisson immergé remorqué par un bateau, un véhicule terrestre ou un avion. Du fait que la trajectoire du magnétomètre est sensiblement horizontale on connait à priori l'altitude du magnétomètre par rapport au sol ou par rapport au fond de la mer et la position  In these cases the search is carried out by moving the magnetometer aboard a submerged fish towed by a boat, a land vehicle or an airplane. Since the trajectory of the magnetometer is substantially horizontal, it is known first of all the altitude of the magnetometer with respect to the ground or with respect to the seabed and the position of the magnetometer.

complète de l'objet détecté est déterminée par l'inter-  the detected object is determined by

section du plan du sol ou du fond de la mer et du cercle  section of the ground plane or the bottom of the sea and the circle

de position déterminé par le procédé proposé.  position determined by the proposed method.

I 2778746I 2778746

-21 - Dans la plupart des cas cette intersection est composée de deux points symétriques par rapport à la trajectoire du capteur. Le lever de doute entre ces 2 positions  In most cases this intersection is composed of two points symmetrical with respect to the trajectory of the sensor. The raising of doubt between these 2 positions

possibles de l'objet est, si nécessaire, obtenue en effec-  possible of the object is, if necessary, obtained by

tuant deux passages successifs pour des orientations du vecteur vitesse v sensiblement orthogonales. On obtient ainsi 4 points de position possibles (2 par passage) dont deux (1 par passage) sont confondus donnant ainsi  killing two successive passes for substantially orthogonal velocity vector orientations v. We thus obtain 4 possible position points (2 per passage) of which two (1 per passage) are combined, thus giving

la position sans ambiguïté de l'objet détecté.  the unambiguous position of the detected object.

Dans d'autres cas, il est nécessaire: soit de pouvoir effectuer une détection et une localiation complète de l'objet sans connaissance à priori d'un premier lieu de position (plan horizontal du sol) c'est le cas par exemple  In other cases, it is necessary: either to be able to carry out a detection and a complete localization of the object without knowledge a priori of a first place of position (horizontal plane of the ground) it is the case for example

de recherche d'objets pouvant être immergés à des profon-  search for objects that can be immersed in deep

deurs variées, soit d'identifier les objets détectés par l'évaluation de leurs caractéristiques magnétiques. Ce second cas est par exemple celui de la recherche d'objets spécifiques dans un port, dont le fond est encombré de  various objects, or to identify the objects detected by the evaluation of their magnetic characteristics. This second case is for example that of the search for specific objects in a port, whose bottom is congested with

débris magnétiques divers et sans intérêt et parmi les-  various and uninteresting magnetic debris and among

quels il est nécessaire d'identifier un objet particulier à travers l'identification de c'ractéristiques magnétiques particulières. Dans tous les cas, le procédé décrit précédemment permet de répondre aux problèmes posés par l'utilisation d'une paire de magnétomètres MA et ML en place du magnétomètre  what it is necessary to identify a particular object through the identification of particular magnetic features. In all cases, the method described above makes it possible to respond to the problems posed by the use of a pair of magnetometers MA and ML in place of the magnetometer.

unique M utilisé jusqu'à présent.  unique M used so far.

La figure (4) est une représentation des paramètres géo-  Figure (4) is a representation of the geo-

métriques choisis pour l'utilisation de deux capteurs magnétométriques MD et M. M4 et ML sont par exemple placés en bouts d'ailes dans le  metrics chosen for the use of two magnetometric sensors MD and M. M4 and ML are for example placed at the ends of the wings in the

cas de recherche par avion.case of search by plane.

Dans cet exemple, la vitesse relative v entre les capteurs et l'objet recherché est sensiblement la vitesse de l'avion et la direction MA,Mt est orthogonale au vecteur v -22-, Comme précédemment on appelle plan objet (inconnu à priori)  In this example, the relative velocity v between the sensors and the object sought is substantially the speed of the aircraft and the direction MA, Mt is orthogonal to the vector v -22-, as previously called object plane (unknown a priori)

le plan (V) passant par l'objet N et orthogonal au vecteur v.  the plane (V) passing through the object N and orthogonal to the vector v.

De façon analogue à la description précédente et confor-  In a manner similar to the preceding description and in accordance

mément à l'invention, nous choisissons deux plans d'obser-  In accordance with the invention, we choose two observation plans

* vation W correspondant à chacun des signaux des capteurs* Wation corresponding to each of the signals of the sensors

magnétométriques MA et MI.magnetometric MA and MI.

Le plan W.,, plan d'observation des signaux du capteur MH.  The plane W ,,, observation plane of the signals of the sensor MH.

est tel qu'il contienne le point M4, le vecteur v et l'objet N. De même le plan Wi, plan d'observation des signaux du capteur Ml contient le point MI, le vecteur vet l'objet N. Les points M'A et M'I sont l'intersection avec le plan objet V de la trajectoire relativement à l'objet des  is such that it contains the point M4, the vector v and the object N. Similarly the plane Wi, signal observation plane of the sensor Ml contains the point MI, the vector vet the object N. The points M 'A and M'I are the intersection with the object plane V of the trajectory relative to the object of the

capteurs magnétométriques MA et Mt.  Magnetometric sensors MA and Mt.

Une autre originalité essentielle de l'invention consiste dans ce cas d'utilisation de deux capteurs à appliquer simultanément et indépendamment à chacun des signaux issus J  Another essential originality of the invention consists in this case of using two sensors to be applied simultaneously and independently to each of the signals issued J

des capteurs MA et MI le procédé decrit précédemment.  MA and MI sensors the method described above.

Le procédé appliqué au signal du capteur Mo conduit à - un critère de détection CA - une estimation dela distance EA - une estimation de la distance DA  The process applied to the Mo sensor signal leads to - a CA detection criterion - an EA distance estimate - an DA distance estimate

de même pour le signal issu de M, on obtient les para-  likewise for the signal coming from M, we obtain the para-

mètres C,E;, D. Comme par principe la distance MA Ma = d séparant les capteurs magnétométriques est connue, le triangle M, M'b N situé dans le plan objet est complétemment déterminé par la longueur de ses trois côtés Dl Db et d, donc la position de l'objet N dans ce plan par rapport à MA M'; de même est connue à chaque cycle de calcul la distance Er= Es entre ce plan et les capteurs M., et M. La position complète de l'objet N est ainsi obtenue par  meters C, E; D. As the principle distance MA MA = d separating the magnetometric sensors is known, the triangle M, M'b N located in the plane object is completely determined by the length of its three sides Dl Db and d, therefore the position of the object N in this plane with respect to MA M '; in the same way, the distance Er = Es between this plane and the sensors M., and M. is known at each computation cycle. The complete position of the object N is thus obtained by

rapport aux capteurs magnétométriques.  compared to magnetometric sensors.

-23- Dans le cas déja cité d'une recherche aéroportée d'objets N, les capteurs M4 et Mt sont placés au bout des ailes de façon à avoir une distance d non négligeable par rapport aux distances de détection D. et D. Dans ce cas, la trajectoire des capteurs Mo et M, est parallèle à celle de l'avion et sensiblement horizontale, de même que la droite joignant MA et ML ainsi que MH et M' Le plan objet V - orthogonal à v vitesse de l'avion est  In the case already cited of an airborne search of objects N, the sensors M4 and Mt are placed at the end of the wings so as to have a distance d not insignificant compared to the detection distances D. and D. In this case, the trajectory of the sensors Mo and M, is parallel to that of the aircraft and substantially horizontal, as well as the line joining MA and ML as well as MH and M 'The object plane V - orthogonal to v speed of the plane is

un plan vertical.a vertical plane.

Nous pouvons ainsi utiliser un système de coordonnées cylindriques pour exprimer la position de l'objet N par rapport au centre M de l'avion (M milieu de M, Mt) et à la verticale Z. X = Eg = Ez = E est la distance horizontale entre N et  We can thus use a cylindrical coordinate system to express the position of the object N with respect to the center M of the plane (M middle of M, Mt) and to the vertical Z. X = Eg = Ez = E is the horizontal distance between N and

l'avion à un instant donné.the plane at a given moment.

D = distance oblique entre N et l'avion (plus courte  D = oblique distance between N and the plane (shorter

distance de passage).distance of passage).

= angle de site de N par rapport à la verticale.  = elevation angle of N with respect to the vertical.

Ces coordonnées cylindriques sont obtenues d'une part par X = EA= Ez, d'autre part par la résolution du triangle M'> M' N à partir des paramètres calculés DA et D_ et de la connaissance à priori de la distance d séparant les magnétomètres MA et Mt C'est à dire: X = Es = Ez D = V 2(D + D) - dP (13) = 2 Arctg |(P- DA) (P-Ds) P (P - d) avec P= (DA + D: + d) -24- Une autre caractéristique de l'invention est de permettre la détermination des caractéristiques magnétiques de de l'objet détecté, lorsque sa position complète a été déterminée conformément au procédé décrit précédemment utilisant deux capteurs magnétométriques MA et Mt. Suivant l'invention, la position de l'objet dans le plan W (ou les plans W4 et Wt) est obtenue pour le point du plan W 1 (W.1,W) pour lequel le critère de détection Ckl tel que  These cylindrical coordinates are obtained on the one hand by X = EA = Ez, on the other hand by the resolution of the triangle M '> M' N from the calculated parameters DA and D_ and the prior knowledge of the distance d separating the magnetometers MA and Mt That is to say: X = Es = Ez D = V 2 (D + D) - dP (13) = 2 Arctg | (P-DA) (P-Ds) P (P-d) with P = (DA + D: + d) -24- Another feature of the invention is to allow the determination of the magnetic characteristics of the detected object, when its complete position has been determined according to the previously described method using two Magnetometric sensors MA and Mt. According to the invention, the position of the object in the plane W (or the planes W4 and Wt) is obtained for the point of the plane W 1 (W.1, W) for which the criterion of Ckl detection as

défini précédemment est maximum.previously defined is maximum.

Pour ce point, nous avons déja calculé suivant l'équation (9) la matrice Akl = A* A A tkl donc nous connaissons la valeur des trois coefficients Am A A; de projection du signal mesuré sur les bases ,qconnues comme correspondant à la meilleure estimée l de position dans W de l'objet détecté N dont le moment J  For this point, we have already calculated according to equation (9) the matrix Akl = A * A A tk1 so we know the value of the three coefficients Am A A; for projecting the signal measured on the bases, which are known as corresponding to the best estimate of the position in W of the detected object N whose moment J

magnétique dipolaire est/t.Dipolar magnetic is / t.

Les coefficients Ao As Aiconnus maintenant sont fonctions  The coefficients Ao As Aiconnus now are functions

uniquement des paramètres \3 et ou des paramètres Ht et -  only parameters \ 3 and or parameters Ht and -

suivant la représentation analytique choisie.  according to the analytical representation chosen.

En particulier, l'expression analytique des coefficients Ao AA A, est linéaire en fonction de/e - ce qui permet le calcul de/û.,tous les autres paramètres étant maintenant  In particular, the analytical expression of the coefficients Ao AA A, is linear as a function of / e - which allows the computation of / û., All the other parameters being now

déterminés.determined.

Si on appelle x, y, z un triedre trirectangle dit triedre de mesure défini comme suit: x est la direction du vecteur vitesse relative v y est la direction orthogonale suivant l'axe des capteurs MA M_  If we call x, y, z a so-called square torsorrequestangle of measurement defined as follows: x is the direction of the vector velocity relative v y is the orthogonal direction along the axis of the sensors MA M_

z est orthogonal aux précédents dans le sens direct.  z is orthogonal to the previous ones in the forward direction.

r- -25- [on notera que dans le cas de la recherche aéroportée avec les capteurs Mo M; en bout d'ailes, le triedre xyz est alors le triedre avion avec: x axe longitudinal y avec transversal (vers la droite) z axe normal ( vers le "bas")] on est capable de déterminer le moment magnétique dipolaire d 1e l'objet N par ses trois composantes/ x, y, ,z telles que et tous calculs faits, à partir des équations (1) et (8) suivant l'équation (14): i _ tx= D3t h _$;h A t j 4,1 = - 3 h àll)*- tt -k2xhh--zfr2-i.t1. Ad (14)  It will be noted that in the case of airborne research with Mo M sensors; at the end of wings, the provenre xyz is then the aircraft with: x longitudinal axis y with transverse (to the right) z normal axis (towards the "bottom")] one is able to determine the dipolar magnetic moment of the object N by its three components / x, y,, z such that and all calculations made, from equations (1) and (8) according to equation (14): tx = D3t h _ $; h At td 4.1 = - 3 h to 11) * - tt -k2xhh - zfr2-i.t1. Ad (14)

--

3.x T, expression dans laquelle: 20. D = DA ou D, suivant que l'on utilise les coefficients Ao AA At correspondant à Cllobtenu pour le plan d'observation WA ou Wl h, h3 sont les composantes suivant la tiedre de mesure du champ terrestre local connues à priori ou mesurées par exemple par un magnétomètre fluxgate directif triaxial suivant lesdits axes du triedre de mesure. i -26- Nous décrivons maintenant des exemples de réalisation de dispositifs de détection, localisation et identification d'objets magnétiques faisant application des procédés  3.x T, an expression in which: 20. D = DA or D, depending on whether we use the coefficients Ao AA At corresponding to Cllobtained for the observation plane WA or Wl h, h3 are the components according to the temperature of measurement of the local terrestrial field known a priori or measured for example by a directional fluxgate magnetometer triaxial along said axes of the measurement test. We now describe examples of embodiments of devices for detecting, locating and identifying magnetic objects using processes.

nouveaux décrits précédemment.new described above.

Compte tenu du volume et de la complexité des calculs suivant le procédé, toute application de ce procédé fait appel à un calculateur numérique plus ou moins rapide et puissant selon les objectifs recherchés pour chaque application,c'est ainsi que, à titre d'exemples, pour la recherche d'objets faite à partir d'un mobile (aéronef, bateau...) un calculateur convenable est constitué par L'association d'un calculateur de la marque "DIGITAL" type PDP 11-34 et d'un Array Processor type MAP 200 de la marque  Given the volume and complexity of the calculations according to the method, any application of this method uses a digital calculator more or less fast and powerful according to the objectives sought for each application, so that, as examples , for the search of objects made from a mobile (aircraft, boat ...) a suitable calculator is constituted by the association of a calculator of the mark "DIGITAL" type PDP 11-34 and a Array Processor type MAP 200 of the brand

C.S.P.I.C.S.P.I.

Dans le cas de capteurs fixes détectant des objets mobiles, un processeur de la marque "DIGITAL" de type VAX 8530 avec  In the case of fixed sensors detecting moving objects, a processor of the brand "DIGITAL" type VAX 8530 with

co-processeur flottant est trés adapté.  floating co-processor is very suitable.

Par ailleurs, chaque type de calculateur fait appel à des programmes et outils de développement de programmes qui lui sont propres et conduisent donc à des algorithmes d'application qui lui seront spécifiques, et qui seront également fonction des habitudes ou de la plus ou moins  Moreover, each type of calculator uses programs and tools for program development that are specific to it and therefore lead to application algorithms that will be specific to it, and that will also depend on habits or the more or less

grande habilité du programmeur.great skill of the programmer.

Nous ne développerons donc pas ici un programme qui ne serait utilisable que sur un type de calculateur, mais nous donnerons toutes les informations nécessaires permettant à l'homme de l'art, le choix du calculateur adapté à une application particulière du procédé de détection, ainsi que l'organisation et la réalisation  We will not develop here a program that would only be usable on a type of calculator, but we will give all the necessary information allowing the person skilled in the art, the choice of calculator adapted to a particular application of the detection method, as well as the organization and the realization

des différentes étapes du calcul et la valeur des para-  different stages of the calculation and the value of the para-

mètres spécifiques au procédé pour les différentes applications lui permettant ainsi de réaliser son  process-specific meters for different applications allowing it to achieve its

application pratique.practical application.

-27- Nous décrirons le choix des paramètres de base, l'organisation et l'enchainement des opérations successives pour deux applications à titre d'exemple: - recherche d'objet à partir d'un aéronef, - recherche d'objet à partir d'un poisson sous-marin  We will describe the choice of the basic parameters, the organization and sequencing of the successive operations for two applications by way of example: - search of object starting from an aircraft, - search of object starting from of an underwater fish

tracté par un bateau.towed by a boat.

Nous montrerons comment appliquer dans les deux exemples précédents la méthode à l'utilisation d'un seul ou de deux capteurs magnétométriques et l'influence du choix du nombre de points ELi dans le plan d'observation sur la capacité de calcul nécessaire et son influence sur les performances en précision de localisation de l'objet détecté. Le premier paramètre à définir est l'horizon temporel d'observation T. Du fait que le signal SM est un signal temporel lié au  We will show how to apply in the two previous examples the method to the use of one or two magnetometric sensors and the influence of the choice of the number of points ELi in the observation plane on the necessary computing capacity and its influence. on the accuracy of localization performance of the detected object. The first parameter to be defined is the observation time horizon T. Since the signal SM is a temporal signal linked to the

- déplacement relatif capteur/objet, l'énergie de ce signal r[" s'accroit avec le temps d'observation.  relative displacement sensor / object, the energy of this signal r "" increases with the observation time.

t L'objet étant dipolaire, un horizon d'observation est choisi tel que le rapport de la distance d'observation suivant E à la distance D minimum de passage entre l'objet et la cible soit égal à 5 permet d'acquérir une durée de signal telle que l'énergie acquise soit environ 95% de l'énergie totale du signal ce qui est largement suffisant  t Since the object is dipolar, an observation horizon is chosen such that the ratio of the following observation distance E to the minimum distance D of passage between the object and the target is equal to 5 makes it possible to acquire a duration signal such that the acquired energy is about 95% of the total energy of the signal which is more than enough

en pratique.in practice.

Pour une application aéroportée pour laquelle la distance de détection optimale choisie est de 500 mètres, l'horizon d'observation sera de 500 X 5 = 2500 mètres suivant la trajectoire de l'avion, pour une vitesse typique de 100 m/s  For an airborne application for which the optimal detection distance chosen is 500 meters, the observation horizon will be 500 X 5 = 2500 meters following the trajectory of the aircraft, for a typical speed of 100 m / s

cet horizon est donc T = 25 secondes.  this horizon is therefore T = 25 seconds.

Pour cette même vitesse de 100 m/s si nous choisissons un  For this same speed of 100 m / s if we choose a

pas d'échantillonnage de 20 mètres du signal SM corres-  no sampling of 20 meters of the corresponding SM signal

pondant à la précision du calcul de localisation suivant E L  to the accuracy of the location calculation according to E L

-2 8 --2 8 -

la cadence d'échantillonnage de Sm sera de 1/t = ú-- = 5 par seconde soit un pas temporel  the sampling rate of Sm will be 1 / t = ú-- = 5 per second, ie a time step

d'échantillonnage At = 0,2 seconde.  Sampling At = 0.2 seconds.

Le nombre d'échantillons p sur lequel sera examiné le signal sera p = 1 /, t x T = 5 x 25 = 125 De la même manière à partir du rapport choisi E/D = 5,  The number of samples p on which the signal will be examined will be p = 1 /, t x T = 5 x 25 = 125 In the same way from the selected ratio E / D = 5,

la détection d'objets posés au fond de l'eau par un magnéto-  the detection of objects placed at the bottom of the water by a magneto-

mètre à bord d'un poisson remorqué par un bateau à la vitesse de 10 noeuds soit environ 5 m/s pour une portée optimale de 25 mètres avec une résolution de 1 mètre conduit au choix identique de ces paramètres soit: ft = 0,2 s T = 25 s p = 125 échantillons Par portée optimale on entend ici la portée pour laquelle la probabilité de détection sera de 100 ', ce qui n'est évidemment pas la limite de portée du procédé qui nous le verrons plus loin est limitée seulement par le seuil t  meter aboard a fish towed by a boat at a speed of 10 knots or about 5 m / s for an optimal range of 25 meters with a resolution of 1 meter leads to the identical choice of these parameters is: ft = 0.2 s T = 25 sp = 125 samples By optimal scope is meant here the range for which the probability of detection will be 100 ', which is obviously not the limit of scope of the process which we will see later is limited only by the threshold t

défini précédemment qui est utilisable en pratique.  defined above which is usable in practice.

Le schéma de la figure 5 explicite la succession et l'organisation des étapes d'application dela méthode  The diagram of Figure 5 explains the succession and the organization of the steps of application of the method

proposée dans le cas de l'utilisation d'un capteur magnéto-  proposed in the case of the use of a magneto-

métrique unique.single metric.

H est l'horloge définissant le cycle complet de calcul et  H is the clock defining the complete cycle of calculation and

est dérivée de l'horloge de base du calculateur.  is derived from the base clock of the calculator.

Pour les deux exemples envisages sa période t est de  For both examples, its period t is

0,2 seconde.0.2 seconds.

(1) est l'organe d'entrée du calculateur effectuant  (1) is the input element of the calculator performing

l'acquisition du signal SM du magnétomètre.  the acquisition of the SM signal from the magnetometer.

Dans le cas o ce signal est analogique, (1) est un échantillonneur codeur qui délivre une mesure de SM sous forme numérique à la cadence de l'horloge H soit toutes les 0,2 s. Ce signal est transféré dans la mémoire tampon M -29- qui contient dans nos exemples p = 125 échantillons successifs du signal St.A chaque cycle d'horloge H, un nouvel échantillon est acquis et le plus ancien échantillon  In the case where this signal is analog, (1) is an encoder sampler which delivers a measurement of SM in digital form at the rate of the clock H is every 0.2 s. This signal is transferred into the buffer M -29- which contains in our examples p = 125 successive samples of the signal St.A each clock cycle H, a new sample is acquired and the oldest sample

est éliminé.is eliminated.

F1 est un filtre numérique destiné à améliorer le rapport signal sur bruit au détecteur en éliminant les bruits contenus dans des bandes de fréquences en dehors de la  F1 is a digital filter designed to improve the signal-to-noise ratio of the detector by eliminating noise in frequency bands outside the

bande contenant les signaux recherchés.  band containing the desired signals.

Dans nos exemples FA est un filtre passe bande d'ordre 4, dont les fréquences de coupure sont respectivement de 0,01 Hz pour le filtre passe haut et 0,3 Hz pour le filtre  In our examples FA is a bandpass filter of order 4, whose cutoff frequencies are respectively 0.01 Hz for the high pass filter and 0.3 Hz for the filter

passe bas.pass low.

Sç est le signal numérique Se filtré dans la bande de fréquences précitée. S est calculé à chaque cycle d'horloge H, c'est à dire toutes les 0,2 secondes. Suivant le procédé, ce signal SF est "comparé" toutes les 0,2 secondes aux signaux théoriques issus d'un certain nombre de points EcDi  Sç is the digital signal Se filtered in the above-mentioned frequency band. S is calculated at each clock cycle H, ie every 0.2 seconds. According to the method, this SF signal is "compared" every 0.2 seconds to the theoretical signals from a certain number of EcDi points.

du plan d'observation.the observation plan.

Pour cela, la fonction (2) génére les fonctions de base correspondant à chacun des points EjDi choisis. Ces signaux sont calculés à partir des équations 5 dans le cas o on se limite à une identification des seuls signaux dipolaires, ce qui s'avère suffisant dans le cas des exemples d'application choisis. Pratiqement, ce calcul des valeurs des trois fonctions de bases.,, È,, est effectué en temps réel par le calculateur à partir de:, E/Dj avec D = D toutes les 0,2 secondes pour les valeurs E E. ou bien est issu d'un tableau précalculé et dans ce cas la fonction (2) se réduit à un tableau des valeurs numériques des trois fonctions de base mises en mémoire pour chaque  For this, the function (2) generates the basic functions corresponding to each of the chosen points EjDi. These signals are calculated from equations 5 in the case where it is limited to an identification of the only dipole signals, which proves to be sufficient in the case of the chosen application examples. Practically, this calculation of the values of the three basic functions ,, ,, is made in real time by the computer from :, E / Dj with D = D every 0.2 seconds for E E values or well is from a precalculated table and in this case the function (2) is reduced to an array of numerical values of the three basic functions stored for each

point E, Dj choisi dans le plan d'observation.  point E, Dj chosen in the observation plan.

Les signaux de base sont générés par la lecture des valeurs numériques des fonctions. t t successivement dans chaque ligne Dj' et pour les valeurs successives des  The basic signals are generated by reading the numerical values of the functions. t successively in each line Dj 'and for the successive values of

EA

-30--30-

- 3 0 -- 30 -

Cette lecture dans le tableau 2 est effectuée à la cadence  This reading in Table 2 is done at the rate

de l'horloge, et donc en synchronisme avec l'échantillo-  of the clock, and thus in synchronism with the

nnage du signal SM du magnétomètre toutes les 0,2 secondes.  the SM magnetometer signal every 0.2 seconds.

Nous disposons donc, toutes les 0,2 secondes des fonctions de bases@, C^ représentées chacune par un nombre p  We therefore have, every 0.2 seconds, basic functions @, C ^ each represented by a number p

d'échantillons (p = 125) pour chacun des points choisis E Dj.  of samples (p = 125) for each of the chosen points E Dj.

Comme pour le signal SM, chacune des fonctions de bases t.tqEt de chaque point EL% est suivant l'invention filtrée par un filtre numérique Fo identique au filtre FA décrit précédemment. En pratique, suivant la structure du calculateur utilisé et sa vitesse de calcul, l'opération de filtrage des fonctions de base est réalisée en série (passages successifs des différents signaux de base échantillonnés dans un filtre unique) ou en parallèle] (chaque signal de base est traité par un filtre spécifique)  As for the SM signal, each of the basic functions t.tqEt of each point EL% is according to the invention filtered by a digital filter Fo identical to the filter FA described above. In practice, depending on the structure of the computer used and its calculation speed, the filtering operation of the basic functions is performed in series (successive passages of the different basic signals sampled in a single filter) or in parallel (each signal of base is processed by a specific filter)

ou une combinaison des deux méthodes série et parallèle.  or a combination of both serial and parallel methods.

A l'issue de ces opérations, nous disposons donc maintenant de deux tableaux en mémoire du calculateur représentant deux des trois termes de l'équation (8). Nous pouvons donc en calculer le troisième terme qui est pour chacun des points E, D; le tableau des A, coefficient de i projection du signal S r sur les fonctions de base de  At the end of these operations, we now have two tables in memory of the calculator representing two of the three terms of equation (8). We can therefore calculate the third term which is for each of the points E, D; the table of A, coefficient of i projection of the signal S r on the basic functions of

chaque point Eg Dj.each point Eg Dj.

La fonction 3 est l'opérateur de projection qui calcule les Aj à partir de l'équation (9), et des tableaux en mémoire du signal SM échantillonné et des fonctions de bases de chaque point EL Dj Pour chacune des valeurs de i et j, nous effectuons le calcul décrit par l'équation (') et obtenons ainsi un tableau des coefficients A> qui comme les tableaux  Function 3 is the projection operator which calculates the Ajs from equation (9), and tables in memory of the sampled SM signal and the basic functions of each EL point Dj For each of the values of i and j , we carry out the calculation described by the equation (') and thus obtain a table of the coefficients A> which like the tables

précédents est obtenu toutes les 0,2 secondes.  previous is obtained every 0.2 seconds.

-31 - l'opérateur 5 effectue le calcul, suivant l'invention, de  The operator 5 performs the calculation, according to the invention, of

l'énergie identifiée dans le signal c'est à dire projet-  the energy identified in the signal ie project-

able sur les fonctions de base. Cet opérateur calcule les valeurs numériques de l'équation (10) pour chacun des ponts E; D, c'est à dire calcule et en établit un  able on the basic functions. This operator calculates the numerical values of equation (10) for each of the bridges E; D, ie calculates and establishes a

tableau toutes les 0,2 secondes.table every 0.2 seconds.

Parallèlement à la fonction 5, la fonction 4 calcule l'énergie totale E des p échantillons du signal Sr issu  In parallel with the function 5, the function 4 calculates the total energy E of the p samples of the signal Sr coming from

du magnétomètre par l'équation (12) toutes les 0,2 s.  of the magnetometer by equation (12) every 0.2 s.

L'opérateur 6, calcule pour chacun des point E j, le rapport des énergies9.jprécédentes et de 56 et établit ainsi le tableau CZj des critères de détection rapport &O j/c. Comme précédemment un tel tableau est obtenu  The operator 6 calculates for each of the points E j, the ratio of the energies 9 and previous and 56 and thus establishes the table CZj detection criteria report & O j / c. As before, such a table is obtained

toutes les 0,2 secondes.every 0.2 seconds.

Dans une variante et suivant la nature des bruits le critère de détection peut avantageusement être défini par C = t &, étant l'énergie résiduelle, c'est à dire, l'énergie du bruit obtenue en l'absence de détection. Dans ce cas l'opérateur 4 est bloqué par la présence du signal de détection C i et conserve la valeurte = & obtenue précédemment à la détection et pendant toute la durée  In a variant and depending on the nature of the noise, the detection criterion may advantageously be defined by C = t &, being the residual energy, that is, the energy of the noise obtained in the absence of detection. In this case the operator 4 is blocked by the presence of the detection signal C i and retains the value = & obtained previously at the detection and for the duration

pendant laquelle C reste supérieur ou égal à.  during which C remains greater than or equal to.

L'opérateur 7 compare chacune des valeurs des critères C;J précédent au seuil g et n'en conserve que les critères  The operator 7 compares each of the values of the criteria C; J preceding the threshold g and retains only the criteria

supérieurs à x appelés maintenant tableau des Ct.  higher than x now called table of Ct.

L'opérateur 8, compare deux à deux chacun des critères CtE précédents et ne conserve que le critère CAt max, c'est à dire dont la valeur numérique est la plus élévée dans le  The operator 8, compares two by two each of the previous criteria CtE and retains only the criterion CAt max, that is to say whose numerical value is the highest in the

tableau précédent.previous table.

Ce résultat est obtenu toutes les 0,2 secondes.  This result is obtained every 0.2 seconds.

Les informations extraites de ces derniers tableaux sont: - une information de présenre d'au moins un coefficient CtZ dans le tableau des Cl! qui est lt signal de -32- détection, c'est un signal logique utilisé par exemple pour alerter un opérateur de la détection, - la valeur numérique de (Ct) maximum, - les valeurs de E& et Dû correspondantes (E_ DL) qui sont les informations de niveau de confiance de la détection et de localisation de l'objet par rapport au magnétomètre. Sur la figure 5, l'ensemble des fonctions réalisées à  The information extracted from these tables are: - information of presence of at least one coefficient CtZ in the table of Cl! which is the signal of detection, it is a logic signal used for example to alert an operator of the detection, the numerical value of (Ct) maximum, the values of E and and corresponding to (E_ DL) which are the level of confidence information of the detection and location of the object with respect to the magnetometer. In FIG. 5, the set of functions performed at

partir de la fonction 2 est désigné par 11.  from function 2 is denoted by 11.

La figure 6 représente la succession et l'organisation des opérations d'un exemple de réalisation de l'invention dans le cas de l'utilisation de deux capteurs de mesure SM. et Sr, conduisant à une localisation complète et à une mesure des caractéristiques magnétiques de l'objet détecté. Comme la précédente, cette application de l'invention s'applique aux deux exemples de réalisation pour la détection aéroportée ou d'objets sous-marins par  FIG. 6 represents the succession and the organization of the operations of an exemplary embodiment of the invention in the case of the use of two measurement sensors SM. and Sr, leading to a complete localization and measurement of the magnetic characteristics of the detected object. Like the previous one, this application of the invention applies to the two exemplary embodiments for airborne detection or underwater objects by

un poisson remorqué par un bateau.a fish towed by a boat.

Les valeurs numériques choisies des différents paramètres  The numerical values chosen from the different parameters

sont les mêmes que précédemment.are the same as before.

L'horloge H qui définit la synchronisation des opérations  The clock H which defines the synchronization of the operations

de calcul de l'application pilote maintenant l'échantillo-  calculating the pilot application now the sample

nnage des signaux Sm, et SM, par les deux échantillonneurs codeurs 1, le transfert de chacun de ces signaux dans  signal Sm, and SM, by the two encoder samplers 1, the transfer of each of these signals into

les mémoires tampons respectivement MA et ML.  the buffers respectively MA and ML.

Chacun des signaux M., et MI maintenant discrétisés et numérisés est filtré comme précédemment par deux filtres FA et FL puis est traité par un opérateur 11 qui regroupe  Each of the signals M., and MI now discretized and digitized is filtered as before by two filters FA and FL and is then processed by an operator 11 which groups

l'ensemble des fonctions décrites précédemment.  all the functions described above.

Comme précédemment, chacun des opérateurs, 11 délivre à la cadence de 0, 2 seconde les informations C E D et le tableau des (Ai),j pour chacun des signaux Sm, et Se. soit respectivement Cú E. DA (A&L)A et Ct E D; (A L), -33- La fonction 12, regroupe les informations CA et Ci niveau de confiance de la détection fournies indépendamment par  As before, each of the operators 11 delivers, at the rate of 0.2 seconds, the information C E D and the array of (Ai), j for each of the signals Sm, and Se. respectively Cú E. DA (A & L) A and Ct E D; (A L), the function 12, groups the information CA and Ci confidence level of the detection provided independently by

les chaines de détection Sm, et S,.  the detection chains Sm, and S ,.

En fonction des besoins, 12 est réalisée par une porte "ou", dans ce cas on maximalise la probabilité de détection ou  As needed, 12 is achieved by a "or" gate, in which case the probability of detection is maximized.

par une porte "et", ce qui minimise les fausses alarmes.  by a "and" door, which minimizes false alarms.

Dans le premier cas une seule détection par S,^ou Smest suffisante pour que 12 délivre le signal de détection C Dans le second cas, les deux détections doivent être  In the first case a single detection S, ^ or Smest sufficient for 12 delivers the detection signal C In the second case, the two detections must be

présentes simultanément pour que 12 délivre le signal.  present simultaneously so that 12 delivers the signal.

De la même manière, la valeur numérique du critère niveau de confiance C de la détection transmise par 12 peut pour les mêmes raisons être: soit le plus grand ou le plus petit de CA ou de Ca La fonction 13 reçoit les informations numériques d'estimation des distances EA et Eb de détection de l'objet issues des 2 chaines de détection. Normalement EA-_ E. 13 compare E, et EX fournis à chaque cycle de  In the same way, the numerical value of the criterion confidence level C of the detection transmitted by 12 can for the same reasons be: either the largest or the smallest of CA or Ca The function 13 receives the numerical estimation information EA and Eb detection distances of the object from the two detection chains. Normally EA-_ E. 13 compares E, and EX supplied with each cycle of

calcul toutes les 0,2 s et si E, Et transmet l'informa-  calculates every 0.2 s and if E, And transmits the information

tion de sortie E = EA E, sinon, dans le but de mini-  E = EA E, otherwise, for the purpose of minimizing

miser les fausses alarmes transmet un signal d'inhibition  bet false alarms transmits an inhibition signal

interdisant à 12 la génération du signal de détection.  prohibiting the generation of the detection signal.

La fonction 14 reçoit toutes les 0,2 s les deux informa-  Function 14 receives every 0.2 s both informa-

tions de distance oblique D. et DL issues des deux chaines de détection et calcule les paramètres de localisation  oblique distance D. and DL from the two detection chains and calculates the localization parameters

D et 5 en coordonnées cylindriques par les équations 13.  D and 5 in cylindrical coordinates by equations 13.

l'opérateur 14 effectue ce calcul toutes les 0,2 s.  the operator 14 performs this calculation every 0.2 s.

L'opérateur 15 effectue l'estimation de l'objet magnétique détecté, c'est à dire le calcul de son moment magnétique dipolaireÀt à partir des informations suivantes maintenant disponibles: - D (DA ou D) - Les jeux de coefficients de projection sur les -34- fonctions de base Ao, A,, At, pour le point E = Ek, D = D o est localisé l'objet détecté ( A&), ou A( h,) Les mesures hx hy hz des composantes suivant le tiedre de mesure fournies par exemple par le magnétomètre 3 axes (16) L'opérateur 15 à partir de ces dernières informations et de l'un des jeux de paramètres DA (A AL)A ou Di(A ht:) calcule numériquement l'équation 14 dont tous les termes sont connus, et fournit la valeur du moment dipolaire de  The operator 15 performs the estimation of the detected magnetic object, that is to say the calculation of its dipole magnetic momentAt from the following information now available: - D (DA or D) - The sets of projection coefficients on the basic functions Ao, A ,, At, for the point E = Ek, D = D o is located the detected object (A &), or A (h,) The measurements hx hy hz of the components following the Measuring range provided for example by the 3-axis magnetometer (16) The operator 15 from the latter information and one of the sets of parameters DA (A AL) A or Di (A ht :) numerically computes the equation 14 whose all terms are known, and provides the value of the dipole moment of

l'objet M par ses trois composants/A x74y Az.  the object M by its three components / A x74y Az.

Le dispositif décrit, fournit donc à l'utilisateur et de façon entièrement automatique - un signal discret d'alerte de détection, - le niveau de confiance de la détection C, - la distance au plan objet instantanée E, la distance correspondant au point de plus petite distance de passage D. lorsque deux magnétomètres sont utilisés, le dispositif fournit en plus: les coordonnées relatives complètes de l'objet E,D,fR - la mesure du vecteur moment magnétique dipolaire  The device described thus provides the user with a fully automated signal - a discrete detection alert signal, - the confidence level of the detection C, - the distance to the instant object plane E, the distance corresponding to the point of smaller distance D. When two magnetometers are used, the device additionally provides: the complete relative coordinates of the object E, D, fR - the measurement of the dipole magnetic moment vector

(ou quadripolaire) de l'objet.(or quadrupole) of the object.

Ces informations sont fournies en temps réel, c'est à dire avec un retard maximum de 0,2 s dans le cas de nos deux  This information is provided in real time, ie with a maximum delay of 0.2 s in the case of our two

exemples d'application.examples of application.

Ces informations sont disponibles dans l'organe de calcul toutes les 0.2 s et sont transmises visuellement à l'opérateur de façon classique via un organe de couplage du calculateur à un dispositif de visualisation par un  This information is available in the computing device every 0.2 s and is transmitted visually to the operator in a conventional manner via a coupling member of the computer to a display device by a

Dus numérique de transmission de données.  Dus digital data transmission.

En fonction des caractéristiques du calculateur utilisé, les paramètres non décrits jusqu'ici présent peuvent -35- varier dans une très large mesure et influent sur les performances finales obtenues. A titre d'exemple, nous  Depending on the characteristics of the computer used, the parameters not described so far can vary to a very large extent and affect the final performance obtained. For example, we

décrivons ci-après deux exemples d'utilisation de calcu-  Here are two examples of how to use calcula-

lateurs de puissances différentes utilisables pour chacune des deux applications proposées: détection aéroportée et  different power levels for each of the two proposed applications: airborne and

détection sous marine par poisson remorqué.  underwater detection by towed fish.

Dans le premier exemple nous utilisons un calculateur  In the first example we use a calculator

très rapide capable de 5 millions d'opérations arithméti-  very fast capable of 5 million arithmetic operations

ques par seconde en virgule flottante sur des mots de  per second in floating point on words of

32 bits (24 bits de mantisse, 8 bits d'exposant).  32 bits (24 bits of mantissa, 8 bits of exponent).

Cette capacité de calcul nous permet de choisir un nombre important de points E. D; à priori dans le plan d'obser-  This computing capacity allows us to choose a large number of E. D points; a priori in the observation plan

vation W (ou les 2 plans W. et W,).W (or both W and W planes).

Le choix s'est porté sur 125 abscisses suivant E et 6 ordonnées suivant D c'est à dire un total de 750 points  The choice was made on 125 abscissae following E and 6 ordered according to D ie a total of 750 points

El Dj répartis uniformément.El Dj distributed evenly.

Cela correspond à un horizon de détection total de 25 s (le cycle de calcul étant 'de 0,2 seconde) que nous répartissons 5 secondes avant le passage dans le plan de cible et 20 secondes après ce passage. Pour l'exemple de la détection aéroportée, les ordonnées (D, à De) des points Es Di sont choisies égales à 50, 100, 200, 400, 800,  This corresponds to a total detection horizon of 25 s (the computation cycle is 0.2 seconds) which we distribute 5 seconds before passing into the target plane and 20 seconds after this passage. For the example of the airborne detection, the ordinates (D, to De) of the points Es Di are chosen equal to 50, 100, 200, 400, 800,

1600 mètres.1600 meters.

Dans cet exemple, les fonctions de base correspondant à  In this example, the basic functions corresponding to

chaque point EL Di sont calculées comme décrit précédem-  each point EL Di are calculated as described above.

ment à chaque cycle de calcul.at each calculation cycle.

Les tabeaux des critères C;jcontiennent également 750 valeurs numériques. La puissance de ce calculateur permet de gérer et de visualiser sur tube cathodique ces tableaux  The criteria C tabs also contain 750 numeric values. The power of this calculator allows to manage and visualize on cathode ray tube these tables

de critères comme présenté en figure 6.  criteria as shown in Figure 6.

Suivant le procédé, la visualisation est effectuée dans le plan W défini par les directions E et O. -36- Le calculateur à partir du tableau de critères C;j, effectue classiquement les interpolations permettant de  According to the method, the visualization is performed in the plane W defined by the directions E and O. The calculator from the criteria table C; j, conventionally performs the interpolations allowing

visualiser des courbes isocritères.  visualize isocritical curves.

La figure 7a présente un exemple des courbes isocritères obtenues dans la détection d'un objet situé à Di = 250  Figure 7a shows an example of the isocritical curves obtained in the detection of an object located at Di = 250

mètres. Quatre courbes isocritères sont obtenues corres-  meters. Four isocritical curves are obtained corre-

pondant à quatre niveaux d'énergie identifiés égales respectivement à une fois, 2 fois, 4 fois et 8 fois le seuil. La figure est tracée pour le point EA situé sensiblement 2,5 secondes avant le passage de l'avion dans le plan objet, c'est à dire à une distance d'environ 250 m avant  spawning at four energy levels identified equal to once, twice, 4 times and 8 times the threshold. The figure is plotted for the point EA located substantially 2.5 seconds before the passage of the aircraft in the object plane, ie at a distance of about 250 m before

le plan objet.the object plane.

La figure 7 b montre la détection du même objet environ 12 secondes après le passage de l'avion dans le plan objet. Nous constatons que le niveau d'énergie identifiée s'est accru de 4 niveaux de critères et qu'en particulier l'estimation de Dj est très précise et s'améliore avec  Figure 7b shows the detection of the same object about 12 seconds after the passage of the aircraft in the object plane. We find that the energy level identified has increased by 4 levels of criteria and that in particular the estimate of Dj is very precise and improves with

le temps d'acquisition du signal.the time of acquisition of the signal.

Dans les conditions précitées, la précision de localisa-  Under the above conditions, the accuracy of localisa-

tion est d'environ 20 mètres en E et de 3%C soit moins de  is approximately 20 meters in E and 3% C, ie less than

m en D à la distance d'observation Dmax = 1600 mètres.  m in D at the observation distance Dmax = 1600 meters.

Par ailleurs, le seuil de détection X dans cet exemple est de l'ordre de 0,2, c'est à dire que le dispositif est capable avec un taux de fausses alarmes quasi nul de détecter des objets dont l'énergie du signal est 20% de l'énergie des bruits ce qui se traduit par un gain en portée de l'ordre de 3 par rapport aux méthodes de l'art antérieur basées sur la comparaison de l'amplitude du  Moreover, the detection threshold X in this example is of the order of 0.2, that is to say that the device is capable of detecting objects with a signal energy of almost zero false alarms. 20% of the noise energy which results in a gain in range of about 3 compared to the methods of the prior art based on the comparison of the amplitude of the noise.

signal et des bruits par rapport à un seuil.  signal and noise with respect to a threshold.

Dans une seconde réalisation, nous avons utilisé un  In a second realization, we used a

calculateur 32 bits flottant de capacité 600 000 opéra-  32-bit floating-point calculator with 600,000 operating capacity

tions arithmétiques par seconde.arithmetic calculations per second.

-37- Pour l'application de l'invention les capacités mémoire nécessaires sont: RAM environ 1000 mots de 32 bits Programme 1000 mots de 32 bits Constantes 3500 mots de 32 bits Dans ce cas nous avons choisi un nombre limité à 8 de points EL DJ Par ailleurs,les fonctions de bases correspondant à chacun de ces 8 points ne sont pas calculées, mais précalculées  For the purposes of the invention, the necessary memory capacities are: RAM approximately 1000 words of 32 bits Program 1000 words of 32 bits Constants 3500 words of 32 bits In this case we have chosen a number limited to 8 points EL DJ Moreover, the basic functions corresponding to each of these 8 points are not calculated, but precalculated

et mises en mémoire.and stored.

les points EL Dj sont répartis en: Ed = -2 secondes soit 200 m avant plan objet Et = +5 secondes soit 500 m après passage dans le plan objet ' pour les 4 distances DA à D4 égales à 100, 200, 400 et  the EL Dj points are divided into: Ed = -2 seconds, ie 200 m before object plane Et = +5 seconds, ie 500 m after passing through the object plane 'for the 4 distances DA to D4 equal to 100, 200, 400 and

800 mètres.800 meters.

Nous obtenons ainsi toutes les 0,2 secondes un tableau de coefficients CAA CA. Cil Ci4 correspondant à E. et C:. C1 CL Ct4 correspondant à Es, comme indiqué en figure Sa dans le plan d'obseration W.  We thus obtain every 0.2 seconds a CAA CA coefficient table. C11 C14 corresponding to E. and C :. C1 CL Ct4 corresponding to Es, as indicated in figure Sa in the obstruction plan W.

Du fait du faible nombre de points en D, il est nécess-  Due to the small number of points in D, it is necessary to

aire d'effectuer, lorsqu'il y a détection, c'est à dire  area to perform, when there is detection, ie

lorsqu'un critère au moins Cj est supérieur à U d'effec-  when a criterion at least Cj is greater than U

tuer une interpolaire en O et C; comme indiqué figure ab.  kill an interpolar in O and C; as shown in figure ab.

Sur cette figure, on a placé les 4 valeurs de CA, CL C,^ C>. correspondant aux coordonnées Da D; Di D4 pour  In this figure, the four values of CA, CL C, and C> are placed. corresponding to Da D coordinates; Di D4 for

l'abscisse E4.the abscissa E4.

On détermine par interpolaire quadratique la valeur D = Di correspondant au maximum CA max de la courbe  The value D = Di corresponding to the maximum CA max of the curve is determined by quadratic interpolar interpolation.

passant par les 4 points précités.  through the 4 points above.

CA max est le niveau de confiance de la détection et DZX est la distance la plus courte entre l'objet et capteur magnétométrique.  CA max is the confidence level of detection and DZX is the shortest distance between object and magnetometer sensor.

L ----L ----

-38- La figure Bc représente la détection du même objet obtenu à l'instant t = + 5s, c'est à dire 5s après le passage  FIG. Bc represents the detection of the same object obtained at the instant t = + 5s, ie 5s after the passage

dans le plan objet.in the object plane.

L'énergie totale du signal identifié ayant augmenté, la valeur numérique des critères correspondant à El, soit C;4 C; C; C, sont largement supérieures à leurs valeurs obtenues pour E. De la même manière, le maximum de la quadrique passant par les 4 points de coordonnées D. Ci,, Dl Cu, Dl Cz, D, C4 donne l'estimée D,, de la distance suivant D de l'objet détecté et le niveau de confiance final Czmax de  The total energy of the identified signal having increased, the numerical value of the criteria corresponding to El, is C; 4 C; C; C, are much greater than their values obtained for E. In the same way, the maximum of the quadric passing through the 4 points of coordinates D. Ci, Dl Cu, Dl Cz, D, C4 gives the estimate D ,, of the following distance D of the detected object and the final confidence level Czmax of

la détection.detection.

Dans cet exemple, les précisions obtenues sont de l'ordre de 0,4 seconde soit 40 mètres en E 15 % soit au maximum 120 mètres en D  In this example, the precisions obtained are of the order of 0.4 seconds, ie 40 meters in E 15% or maximum 120 meters in D.

pour la distance maximum évaluée de 800 m.  for the estimated maximum distance of 800 m.

Bien que, légèrement dégradé par rappor à l'exemple précédent, la méthode permet l'utilisation avec un taux de fausses alarmes quasi nul de seuils de détection Y de l'ordre de 0,6, ce qui reste largement supérieur aux méthodes de l'art antérieur avec une portée de détection  Although, slightly degraded by comparison with the previous example, the method allows the use with almost zero false alarms of Y detection thresholds of the order of 0.6, which remains largely superior to the methods of the invention. prior art with a detection range

sensiblement doublée.substantially doubled.

-39--39-

Claims (19)

REVENDICATIONS 1. Procédé de détection, de localisation et d'identification d'objets magnétiques comprenant au moins un capteur magnétométrique délivrant un signal électrique Sm dont la variation temporelle est générée par le ou les moments magnétiques de l'objet recherché dans son mouve- ment relatif par rapport au magnétomètre et caractérisé par le fait que: - l'on définit un plan d'observation W tel que ce plan  1. A method for detecting, locating and identifying magnetic objects comprising at least one magnetometric sensor delivering an electrical signal Sm whose temporal variation is generated by the magnetic moment (s) of the object sought in its relative movement with respect to the magnetometer and characterized by the fact that: - an observation plane W is defined such that this plane contienne M position du capteur magnétométrique, N posi-  contains M position of the magnetometric sensor, N posi- tion de l'objet recherché, v vecteur vitesse relative à  the object sought, v velocity vector relative to un instant t entre ledit capteur et ledit objet.  an instant t between said sensor and said object. - l'on définit dans ce plan W, un ensemble de points de coordonnées courantes EL D. - l'on projette mathématiquement pour chaque point  in this plane W, a set of points of current coordinates EL D. is defined - it is projected mathematically for each point de coordonnées E. D-, le signal S. reçu sur des bases.  of coordinates E. D-, the signal S. received on bases. - l'on calcule l'énergie identifiée +, du signal SM  - the identified energy + of the signal SM is calculated projetable sur les bases <ede chacun des points de coor-  projectable on the basis of each of the coordination points données E. Dj.data E. Dj. - l'on calcule un critère de détection Cij correspon-  a detection criterion Cij is calculated corresponding to dant à chaque point Ez D et défini comme étant le rapport de l'énergie du point considéré úà l'énergie totale E - l'on recherche la valeur maximale C k du critère C]j,  at each point Ez D and defined as being the ratio of the energy of the considered point ú to the total energy E - the maximum value C k of the criterion C] j is sought, qui est telle que k et 1 représentent les coordonnées Ek et.  which is such that k and 1 represent the coordinates Ek and. Dî du point E D' correspondant à la position de l'objet recherché.  D i of the point E D 'corresponding to the position of the sought object. 2. Procédé suivant la revendication 1,dans lequel la représentation analytique exacte est un jeu de basesThe method of claim 1, wherein the exact analytic representation is a base game orthonormées et orthogonales.orthonormal and orthogonal. 3. Procédé suivant la revendication 1 dans lequel l'objet recherché ayant un comportement dipolaire, les bases ?sont exprimées par les expressions: -40-  3. The method of claim 1 wherein the object sought having a dipolar behavior, the bases are expressed by the expressions: =2 41g Q-  = 2 41g Q- avec S,: SO o - o '/1with S ,: SO o - o '/ 1 dans lesquelles les coeffcients A.o A Ab sont des fonc-  in which the coefficients A.o A. Ab are functions tions non linéaires du vecteur champ magnétique terrestre Ht et du moment magnétique./ de l'objet recherché et dans lesquelles le paramètre u est défini comme le rapport de la distance parcourue suivant la trajectoire relative et de la plus courte distance de passage entre l'objet  nonlinear effects of the terrestrial magnetic field vector Ht and the magnetic moment / of the searched object and in which the parameter u is defined as the ratio of the distance traveled along the relative trajectory and the shortest distance of passage between the object recherché et le capteur magnétométrique correspondant.  searched and the corresponding magnetometric sensor. 4. Procédé suivant la revendication 1 dans lequel, l'objet recherché ayant un comportement quadripolaire, les bases sont exprimées par les expressions: U= tW X/ 2' % = 8 ffi ' ? >) 5/2 =.:\ 5. t("2 3) $f. ' ' X Z +u. CA /;+1 av2c 42,f AQC.+fl 3 P -41- dans lesquelles les coefficients A0 A, At A-. A sont des fonctions non linéaires du vecteur champ magnétique  4. The method according to claim 1, wherein, the sought object having a quadrupole behavior, the bases are expressed by the expressions: U = tW X / 2 '% = 8 ffi'? 5/2 =.: 5 (2) $ f. "XZ + u. CA /; + 1 av2c 42, f AQC. + Fl 3 P -41- in which the coefficients A0 A , At A-. A are non-linear functions of the magnetic field vector terrestre Ht et du moment magnétique.2r de l'objet recher-  earth and the magnetic moment.2r of the object sought. ché et dans lesquelles le paramètre u est défini comme le rapport de la distance parcourue suivant la trajectoire relative et de la plus courte distance de passage entre  where the parameter u is defined as the ratio of the distance traveled along the relative trajectory and the shortest distance between l'objet recherché et le capteur magnétométrique corres-  the object sought and the magnetometric sensor corresponding to pondant.  laying. 5. Procédé suivant la revendication 1 dans lequel on calcule le critère de détection C- - pour chaque point EL Dû par les expressions: ELe =5. A method according to claim 1 wherein the detection criterion C- - for each EL point Du is calculated by the expressions: ELe = PP o: A 4T est la matrice transposée de la matrice A Sj  o: A 4T is the transposed matrix of the matrix A Sj des coefficients Aj.coefficients Aj. eTest la matrice transposée dela matrice t des valeurs des bases 9 p est le nombre d'échantillons utilisés dans l'horizon de mesure T.  eTest the matrix transposed from the matrix t from the values of the bases 9 p is the number of samples used in the measurement horizon T. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2 et 5  6. Method according to one of claims 1, 2 and 5 dans lequel on utilise le paramètre unique u=E: rapport de la distance parcourue suivant la trajectoire relative et de la plus courte distance de passage entre le capteur  in which we use the unique parameter u = E: ratio of the distance traveled according to the relative trajectory and the shortest distance of passage between the sensor magnétométrique et l'objet recherché.  magnetometric and the object sought. -42--42- 7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6  7. Process according to one of Claims 1 to 6 dans lequel on estime la probabilité de présence de  in which the probability of presence of l'objet recherché dans le plan W contenant l'objet recher-  the object sought in the plan W containing the desired object ché, le capteur magnétométrique et le vecteur vitesse relative entre ledit objet et ledit capteur, pour chacun  the magnetometric sensor and the relative velocity vector between said object and said sensor, for each des points de ce plan choisis à priori.  points of this plan chosen a priori. 8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à  8. Process according to one of Claims 1 to dans lequel les signaux de mesure et les signaux de base issus du modèle analytique pour chacun des points choisis  in which the measurement signals and the basic signals from the analytical model for each of the chosen points dans le plan W sont filtrés de manière identique.  in the plane W are filtered identically. 9. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8  9. Process according to one of claims 1 to 8 dans lequel la comparaison du signal mesuré et des signaux issus du modèle analytique correspondant à chaque point d'estimation est effectuée en temps réel à chaque instant-t  in which the comparison of the measured signal and the signals from the analytical model corresponding to each estimation point is performed in real time at each instant-t défini par l'horloge H d'échantillonnage et par projection.  defined by the H sampling and projection clock. analytique.analytic. 10. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9  10. Process according to one of claims 1 to 9 dans lequel le critère CLj est comparé à un seuil ' et déclenche une indication de détection si la valeur dudit critère est supérieure à la valeur dudit seuil; ceci étant effectué simultanément pour chaque instant, d'échantillonnage et pour chacun des points du plan W.  wherein the criterion CLj is compared with a threshold and triggers a detection indication if the value of said criterion is greater than the value of said threshold; this being done simultaneously for each instant, sampling and for each of the points of the plane W. 11. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 10  11. Process according to one of claims 1 to 10 dans lequel on calcule le niveau de confiance de la  in which the confidence level of the détection comme étant le rapport de la valeur maximale C i.  detection as the ratio of the maximum value C i. des critères C- et du seuil,criteria C- and the threshold, 12. Procédé suivant l'une des revendications I à 11  12. Process according to one of claims I to 11 dans lequel on utilise un nombre réduit de points du plan d'observation W. -43-  in which a reduced number of points of the observation plane W are used. 13. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 12  13. Process according to one of Claims 1 to 12 dans lequel deux capteurs magnétométriques M, et M_ espacés  in which two magnetometric sensors M, and M_ spaced l'un de l'autre d'une distance connue d effectuent simul-  each other of a known distance from one another simul- tanément les mesures des signaux temporels S et St de l'objet recherché N, la localisation complète de cet objet étant obtenue par résolution du triangle d D e D et D.  the measurements of the temporal signals S and St of the searched object N, the complete localization of this object being obtained by solving the triangle D of D and D. étant la plus courte distance de passage entre respective-  being the shortest distance between ment les capteurs M- et M. et l'objet recherché dans les  the M- and M sensors and the object sought in the plan d'observations W1 et W, de chacun des deux capteurs.  observation plane W1 and W, of each of the two sensors. 14. Procédé suivant la revendication 13 dans lequel la connaissance complète de la localisation de l'objet recherché est utilisée pour calculer le moment magnétique dudit objet à partir des valeurs des coefficients de projection A Qj suivant une expression du type:  14. The method of claim 13 wherein the complete knowledge of the location of the object sought is used to calculate the magnetic moment of said object from the values of the projection coefficients A Qj following an expression of the type: [ '8 3 h (y +bah) * h3 _kh2 _h.['8 3 h (y + bah) * h3 _kh2 _h. expression dans laquelle: D = D ou De suivant que l'on utilise lescoefficients A, AA A_ correspondant à C Éobtenu pour le plan d'observation WA ou W. 25.h, h , h3 sont les composantes suivant le- triedre de mesure du champ terrestre local Ht connues à priori ou mesurées par exemple par un magnétomètre fluxgate directif triaxial suivant lesdits axes du triedre mesure.  expression in which: D = D or De depending on whether the coefficients A, AA A_ corresponding to C are used for the observation plane WA or W. 25. h, h, h3 are the components according to the measurement principle of the local terrestrial field Ht known a priori or measured for example by a directional fluxgate magnetometer triaxial along said axes of the measurement measure. 15. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 14  15. Process according to one of Claims 1 to 14 dans lequel le critère de détection X est calculé à partir  in which the detection criterion X is calculated from de l'énergiei&du bruit mesurée en l'absence de détection.  energy and noise measured in the absence of detection. -44-  -44- 16. Système caractérisé par l'utilisation d'un calculateur numérique comprenant une unité arithmétique, une mémoire programme et une mémoire de données, des organes d'entrée et de sortie, le programme de calcul conduisant à la détection, la localisation et l'évaluation del'objet étant agencé pour appliquer le procédé de l'une16. A system characterized by the use of a digital computer comprising an arithmetic unit, a program memory and a data memory, input and output devices, the calculation program leading to the detection, the localization and the evaluation of the object being arranged to apply the method of one des revendications 1 à 15.Claims 1 to 15. 17. Système suivant la revendication 16 dans lequel le calculateur a une capacité de calcul de 5.000.000 d'opérations arithmétiques par seconde en virgule flottante sur des mots de 32 Bits, le nombre de points choisis dans chacun des plans d'observation W, WA, W, est de l'ordre  17. System according to claim 16 wherein the calculator has a capacity of calculating 5,000,000 arithmetic operations per second floating point on words of 32 bits, the number of points chosen in each of the observation planes W, WA, W, is around de 750.from 750. 18. Système suivant la revendication 16 dans lequel le calculateur a une capacité de calcul de 800.000 opérations arithmétiques par seconde, le nombre de points choisis dans chacun des plans d'observation W, W4,Wt  18. System according to claim 16 wherein the calculator has a calculation capacity of 800,000 arithmetic operations per second, the number of points chosen in each of the observation planes W, W4, Wt. étant de l'ordre de 8 à 20.being of the order of 8 to 20. 19. Système suivant la revendication 16 dans lequel les organes d'entrée (1) sont des échantillonneurs codeurs 12 bits fonctionnant à la cadence de 5 acquisitions par  The system of claim 16 wherein the input members (1) are 12-bit encoder samplers operating at the rate of 5 acquisitions per seconde environ.about second.
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