FR2785428A1 - Procede et dispositif de detection anti-intrusion - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de détection anti-intrusion ainsi qu'un dispositif mettant en oeuvre ce procédé. Le procédé selon l'invention permet de détecter l'ouverture d'une porte ou d'une fenêtre à l'intérieur d'un volume habitable clos en analysant l'onde acoustique de basse fréquence associée à cette ouverture. Le détecteur sur lequel est basé le procédé selon l'invention est destiné à contrôler l'intrusion dans un espace à protéger, qui peut être une construction commerciale ou domestique, une pièce à l'intérieur d'une telle construction, un véhicule, ou tout espace clos à l'intérieur duquel l'ouverture d'une issue provoquera une onde infrasonore caractéristique.

Description

La présente invention concerne un procédé de détection antiintrusion ainsi qu'un dispositif mettant en oeuvre ce procé dé. Le procédé selon l'invention permet de détecter l'ouverture d'une porte ou d'une fentre à l'intérieur d'un volume habitable clos en analysant l'onde acoustique de basse fréquence associée à cette ouverture. Le détecteur sur lequel est basé le procédé selon l'invention est destiné à contrôler l'intrusion dans un espace à protéger, qui peut tre une construction commerciale ou domestique, une pièce à l'intérieur d'une telle construction, un véhicule, ou tout espace clos à l'intérieur duquel l'ouverture d'une issue provoquera une onde infrasonore caractéristique.

Les figures 1 et 2 explicitent le phénomène physique sur lequel est basé le détecteur. La figure 1 montre l'évolution dans le temps de la pression aux bornes d'un capteur de pression lors de l'ouverture (A), puis de la fermeture (B) d'une porte dans un local clos. La figure 2 est le résultat de l'analyse spectrale de la partie du signal correspondant à l'ouverture de la porte (A).

Il existe plusieurs familles de détecteurs d'onde sonore basse fréquence : les détecteurs simples, les détecteurs différentiels utilisant un seul capteur, les détecteurs dif férentiels à plusieurs capteurs :
a) Les dispositifs les plus simples utilisent un filtre
passe bande (ou passe bas) pour isoler la bande de
fréquence correspondant au maximum de fréquence asso
cié à l'onde acoustique (aux environs de 2 Hz comme
on le constate sur la figure 2) ; le signal filtré
(redressé ou non) est ensuite comparé à une valeur
fixe. Tout dépassement correspond à une condition
d'alarme.
b) Les dispositifs plus sophistiqués-appelés souvent
différentiels-analysent les signaux dans plusieurs
bandes de fréquences de manière à discriminer les si
gnaux correspondant à une ouverture d'une issue dans
les signaux parasites, dont les plus gnants sont
ceux produits par le vent. Les systèmes les plus rus
tiques analysent le signal dans deux bandes de fré-
quences, les systèmes les plus élaborés effectuent
une analyse spectrale en faisant une transformée de
Fourier ou une transformée binaire (Walsh, Haar ou
autre) et comparent le spectre obtenu à des spectres
de référence. D'autres systèmes intermédiaires analy
sent le signal dans 3,4 ou 5 bandes de fréquences
différentes à l'aide d'un ensemble de filtres passe
bande.
c) Les dispositifs multi-capteurs utilisent un capteur à
l'extérieur du local à surveiller et un capteur à
l'intérieur du local, de manière à détecter les si
gnaux basse fréquence dus à une intrusion, (qui ne se
manifestent que sur le capteur intérieur) et à reje
ter les signaux basse fréquences liés aux perturba
tions atmosphériques qui sont présents sur les deux
capteurs.

Tous les procédés de détection sur lesquels sont basés ces détecteurs présentent des inconvénients :
-Les systèmes simples a) sont très sensibles aux si
gnaux parasites, et en particulier aux rafales de
vents. Pour éviter ces déclenchements intempestifs,
on doit régler le seuil de comparaison à un niveau
tel que la sensibilité du dispositif à l'ouverture
normale d'une issue est fortement dégradée.

-Les systèmes différentiels b), qui analysent
l'énergie dans deux ou plusieurs bandes de fréquen-
ces, sont moins sensibles que les précédents aux per
turbations parasites. Toutefois, les systèmes les
plus simples bloquent complètement toute détection en
cas de vent, mme modéré. Les systèmes les plus éla
borés, qui sont organisés autour d'un microproces
seur, demandent des capacités mémoire importante pour
le traitement, ce qui rend le coût du système élevé.

-Les dispositifs qui utilisent plusieurs capteurs c)
on un coût d'installation élevé, car il faut relier
le capteur externe au capteur interne, celui-ci étant
généralement associé au dispositif de traitement. De
plus, l'étalonnage des deux voies (externe/interne)
peut tre complexe.

Le procédé de détection, suivant l'invention, ne présente pas ces inconvénients, tout en évitant les déclenchements intempestifs dus aux perturbations de tous ordres. Contrairement à la majorité des autres dispositifs, le procédé de détection analyse le signal directement dans le domaine temporel. Ceci permet de conserver les caractéristiques fondamentales de 1'onde biphasique associée à l'ouverture ou la fermeture d'une issue, qui autrement sont perdues dans 1'ensemble du traitement. Ainsi, la majorité des dispositifs connus font une opération de filtrage, suivie d'un redressement du signal ou d'une détection de crte, opérations qui suppriment l'information importante du temps entre la valeur maximum et la valeur minimum de l'onde biphasique.

Un dispositif de détection suivant l'invention est pourvu d'un capteur de pression relié à un système d'analyse qui met en évidence trois caractéristiques de l'onde associée à une ouverture d'une issue :
-le temps Ti entre la valeur maximum et la valeur mi
nimum de l'onde de biphasique ;
-l'amplitude Vi maximum de l'onde ;
-la polarité de l'onde. et effectue une classification des ondes en fonction du temps Ti (sur la figure 1, les temps Ti et les amplitudes Vi associées aux ondes A et B sont notées respectivement (Ta,
Va) et (Tb, Vb)) :
-les signaux correspondant à une l'ouverture d'une is
sue ont un temps Ti compris approximativement entre
0,1 s et 0,4 ;
-les temps inférieurs à approximativement 0,1 s sont
dus à un signal parasite ;
-les temps supérieurs à 0,4 s sont généralement dus à
la présence de vent (le vent à une distribution fré-
quentielle en 1/f).

La valeur Vi associée aux ondes dont le temps Ti est compris entre 0,1 s et 0,4 s est comparée à une valeur de déclenchement. Si la valeur Vi associée à Inonde est supérieure au seuil de déclenchement, la condition d'alarme est réalisée.

En cas de vent, les signaux parasites dont les temps Ti sont supérieurs à 0,4 s ont statistiquement une amplitude Vi plus élevée que les signaux parasites dont le temps Ti est dans la gamme de valeur qui correspondent à un signal d'ouverture ou fermeture (de 0,1 s à 0,4 s). Cette caractéristique est mise à profit pour adapter le niveau de déclenchement en fonction du niveau présumé de vent, de façon à réduire les fausses alarmes.

L'information de polarité de l'onde peut tre utilisée pour éliminer le déclenchement associé aux ondes dont la polarité est associée à la fermeture d'une issue. Cette étape supplémentaire dans le procédé permet de diminuer encore la sensibilité aux parasites. Ceci est possible dans la majorité des habitations car les issues s'ouvrent généralement vers l'intérieur de l'habitation ; il s'ensuit que la polarité des ondes associées à l'ouverture des issues est identique.

Si ce n'est pas le cas, l'étape du procédé qui élimine les ondes dont la polarité n'est pas convenable est désactivée (sur la figure 1, la polarité de l'onde est symbolisée par une flèche : descendante pour l'onde A, montante pour l'onde
B).

De surcroît, le dispositif de détection suivant l'invention dispose d'un système de réglage de seuil initial par apprentissage ; dans les systèmes connus, un réglage manuel (bou ton potentiomètre, touche sensitive) permet de sélectionner un seuil de déclenchement. Le réglage du seuil se fait en retouchant ce réglage en utilisant une méthode d'essaierreur. Dans le présent dispositif de détection, le réglage du seuil se fait par apprentissage : le dispositif est placé dans un mode d'apprentissage, pendant lequel on ouvre une issue caractéristique de l'installation dans laquelle on se trouve. En sortie du mode d'apprentissage, le niveau Vi de l'amplitude de l'onde biphasique correspondant à l'issue ouverte est mémorisé et constitue la valeur de référence. On essaie alors le détecteur avec toutes les issues du local à protéger. Si une issue n'est pas détectée, on recommence la phase d'apprentissage avec l'issue incriminée. Pendant cette opération, la polarité de l'onde correspondant à l'issue testée est mémorisée et constitue la polarité de référence.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre dans un dispositif réalisé avec un capteur de pression connecté à microcontrôleur doté d'un convertisseur analogique digital. Le signal issu du capteur de pression (en l'occurrence un micro électret) est tout d'abord filtré avec un filtre basse bas de manière à éliminer les fréquences supérieures à 5 Hz (ce filtre joue aussi le rôle de filtre anti-repliement). Le signal filtré est ensuite amplifié et dirigé vers l'entrée du convertisseur analogique digital du microcontrôleur. Le signal est échantillonné à une fréquence suffisante (environ 50 Hz), puis la dérivée numérique du signal est calculée pour déterminer les maxima et minima locaux (moments où la dérivée est nulle). Une mémoire conserve la valeur du précé- dent maximum (ou minimum) de manière à pouvoir déterminer l'amplitude Vi du signal entre deux passages à zéro de la dérivée, ainsi que la polarité de l'onde. Le temps Ti entre deux maxima détermine trois traitements possibles :
-Les valeurs Vi correspondant à des temps Ti infé-
rieurs à 0,1 s sont écartées ;
-Les valeurs Vi correspondant à des temps Ti compris
entre 0,1 s et 0,4 s sont comparées à un seuil varia
ble dont la valeur minimum est fixée par la procédure
d'apprentissage et la valeur maximum est déterminée
par la valeur Vi des ondes dont le temps Ti est supé
rieur à 0,4 s (cf. le point suivant) ;
-Les valeurs Vi correspondant à des temps supérieurs à
0,4 s constituent une estimation du niveau de para
site que l'on peut atteindre à un instant donné.

Cette valeur est mémorisée dans la mémoire M1,
celle-ci est décrémentée lentement jusqu'à atteindre
la valeur minimum acquise pendant la procédure
d'apprentissage. Ce dispositif constitue un détecteur
de crte du signal parasite basse fréquence du au
vent.

La valeur Vi d'un signal dont le temps Ti est compris entre 0,1 s et 0,4 s est comparé à la valeur M1. Si Vi est supérieur à Ml et si la polarité de l'onde est identique à la polarité de l'onde mesurée pendant la phase d'apprentissage, le déclenchement d'une alarme est effectué. Ce déclenchement consiste (dans ce mode de réalisation particulier) en l'activation d'un relais, qui lui-mme peut tre connecté à un dispositif externe (centrale d'alarme par exemple).

Cette description ne constitue qu'un des modes de réalisation de l'invention. On peut par exemple réaliser l'invention en utilisant des procédés analogiques mettant en oeuvre des détecteurs de crtes réalisés à l'aide d'amplificateurs opérationnels, et des mémoires analogiques faites avec des circuits échantillonneurs, etc. La classification pourrait dans ce cas tre effectuée avec des comparateurs analogiques.

Le mode de réalisation préférentiel de l'invention organisé autour d'un microcontrôleur permet de réaliser un dispositif d'un coût très bas tout en ayant d'excellentes caractéristi- ques de détection et de éjection des fausses alarmes. La mise en oeuvre des procédés décrits ne nécessite que peu de ressources matérielles pour un microcontrôleur. Une réalisation de l'invention utilise un microcontrôleur ne disposant que de 36 octets de mémoire vive et d'un kilo mots de mé- moire programme.

Claims (5)

1. rieur à un seuil de déclenchement prédéterminé M1.

   et 0,4 s, et -déclencher une alarme quand cette valeur Vi est supé

   le temps Ti est compris approximativement entre 0,1 s

   mum/minimum ; -classifier les ondes reçues en fonction du temps ; -isoler les valeurs Vi de l'amplitude des ondes dont

   l'amplitude Vi associée à ces deux points maxi

   et un maximum suivant la polarité de 1'onde) et de

   Ti entre un maximum et minimum local (ou un minimum

   rométrique de manière à mettre en évidence le temps

   comprend les étapes consistant à : -réaliser un traitement du signal issu du capteur ba

   teur digital ou analogique) caractérisé en ce qu'il

   teur de pression) et un système d'analyse (calcula

   lisant un capteur barométrique (micro électret, cap

   l'ouverture d'une issue à l'intérieur d'un local uti

   REVENDICATIONS 1) Procédé de détection d'onde biphasique consécutive à
2. 2) Procédé selon la revendication 1) caractérisé en ce

   qu'il comprend une étape supplémentaire qui ne valide

   le déclenchement de l'alarme que si l'onde biphasique

   détectée à une polarité prédéterminée.
3. 3) Procédé selon la revendication 1) ou 2) caractérisé

   par le fait que le seuil de déclenchement M1 qui dé-

   termine la condition d'alarme est variable et choisi

   proportionnel au niveau Vi mesuré des ondes dont le

   temps Ti est supérieur à approximativement 0,4 s.
4. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications

   précédentes caractérisé par le fait que le seuil mi

   nimum de déclenchement M1 est déterminé par une pro

   cédure d'apprentissage réalisée en ouvrant une issue

   pendant le déroulement d'un mode d'apprentissage, la

   valeur Vi isolée associée à l'ouverture de l'issue

   pendant la phase d'apprentissage est mémorisée et

   sert de niveau minimum de seuil de déclenchement, la

   polarité de cette onde sert de polarité de référence.
5. 5) Dispositif de détection caractérisé en ce que le pro

   cédé de détection utilisé est basé sur un procédé se

   lon l'une quelconque des revendications précédentes.