FR3086397A1 - Procede et dispositif de localisation d’un emetteur acoustique - Google Patents

Procede et dispositif de localisation d’un emetteur acoustique Download PDF

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Abstract

Procédé de détermination en milieu sous-marin d une position d'un émetteur acoustique (E) immergé, relativement à deux récepteurs acoustiques (R1, R2) immergés, le procédé comprenant les étapes suivantes : - réception (101) par chacun des récepteurs (R1,R2) d'un signal acoustique émis par l'émetteur (E) acoustique, - traitement (102) du signal acoustique reçu par chacun des récepteurs (R1, R2) acoustiques, pour produire, pour chacun des récepteurs, une suite temporelle de distances estimées entre l'émetteur acoustique et ledit chacun des récepteurs (R1, R2) acoustiques, - filtrage (105), pour chacun des récepteurs (R1, R2), de la suite temporelle de distances estimées, pour produire, pour chacun des récepteurs (R1,R2), une suite temporelle filtrée de distances estimées filtrées, - estimation (106) de la position de l'émetteur en fonction de la suite temporelle filtrée de distances estimées filtrées, produite pour chacun des récepteurs (R1, R2).

Description

Procédé et dispositif de localisation d'un émetteur acoustique
La présente invention concerne le domaine de la localisation d'un émetteur acoustique en milieu sous-marin.
Il est connu de localiser, en milieu sous-marin, un émetteur acoustique relativement à plusieurs capteurs acoustiques, notamment par des méthodes de trilatération, c'est-à-dire en déterminant l'intersection de cercles ou de sphères, centré(e)s sur chaque capteur, et sur lesquel(le)s l'émetteur est supposé se trouver, le rayon de chaque cercle ou de chaque sphère étant égal à une distance entre l'émetteur et chaque capteur, ladite distance étant estimée à partir d'un signal acoustique émis par l'émetteur et reçu par le capteur concerné.
La performance en localisation des méthodes conventionnelles dépend notamment de la qualité du signal acoustique reçu par les capteurs, de la largeur de la base des capteurs, c'est-à-dire de la distance entre deux capteurs voisins, et du nombre de capteurs.
En particulier si le nombre de capteurs est inférieur à 3, la position de l'émetteur ne pourra être plus précisément déterminée que sur un cercle à l'intersection de deux sphères. En outre, lorsque la base des capteurs est faible, c'està-dire lorsque les capteurs acoustiques sont très rapprochés, et/ou lorsque les capteurs acoustiques sont de mauvaise qualité, ou lorsque certains capteurs sont acoustiquement occultés, la performance en localisation des méthodes conventionnelles est souvent insuffisante, même avec un nombre de capteurs supérieur à 3.
L'invention a donc pour but de proposer une solution à tout ou partie de ces problèmes.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de détermination en milieu sous-marin d'une position d'un émetteur acoustique immergé, relativement à deux récepteurs acoustiques immergés, le procédé comprenant les étapes suivantes :
réception par chacun des récepteurs d'un signal acoustique émis par l'émetteur acoustique, traitement du signal acoustique reçu par chacun des récepteurs acoustiques, pour produire, pour chacun des récepteurs, une suite temporelle de distances estimées entre l'émetteur acoustique et ledit chacun des récepteurs acoustiques, filtrage, pour chacun des récepteurs, de la suite temporelle de distances estimées, pour produire, pour chacun des récepteurs, une suite temporelle filtrée de distances estimées filtrées, estimation de la position de l'émetteur en fonction de la suite temporelle filtrée de distances estimées filtrées, produite pour chacun des récepteurs.
Selon ces dispositions, le filtrage des distances estimées par chacun des récepteurs permet d'améliorer la qualité des estimations des distances de l'émetteur à chacun des récepteurs, et par conséquent la qualité de l'estimation de la position de l'émetteur relativement aux récepteurs
Selon un mode de mise en oeuvre, l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison.
Selon un mode de mise en oeuvre, la position de l'émetteur acoustique est déterminée relativement à au moins trois récepteurs acoustiques, le procédé comprenant l'étape additionnelle suivante :
sélection de deux récepteurs parmi les au moins trois récepteurs en fonction de la suite temporelle de distances estimées pour chaque récepteur de l'au moins trois récepteurs;
l'étape de filtrage s'appliquant à chacun des deux récepteurs sélectionnés.
Selon ces dispositions, les deux récepteurs qui produisent des distances estimées de la meilleure qualité sont utilisés pour la localisation de l'émetteur.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé, l'au moins 3 récepteurs comprend 3 ou 4 récepteurs.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé, les récepteurs de l'au moins 3 récepteurs sont sensiblement coplanaires.
Les récepteurs de l'au moins 3 récepteurs sont sensiblement coplanaires lorsque la distance de chacun des récepteurs à un plan défini comme le plan le plus proche de l'au moins 3 récepteurs au sens des moindres carrés, est inférieure à un quart d'une distance minimum entre deux récepteurs parmi les récepteurs de l'au moins trois récepteurs.
Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de traitement du signal acoustique produit en outre, pour chacun des récepteurs, une estimation d'un paramètre additionnel relatif à l'émetteur;
Selon un mode de mise en oeuvre, à l'étape d'estimation de la position de l'émetteur, la position de l'émetteur est estimée en fonction de l'estimation du paramètre additionnel produite pour chacun des récepteurs, combinée à la suite temporelle filtrée pour chacun des récepteurs, et dans laquelle le paramètre additionnel est de préférence une profondeur.
Selon ces dispositions, le procédé peut déterminer la position de l'émetteur selon les trois dimensions en utilisant seulement deux récepteurs, en combinant les distances estimées de l'émetteur auxdits deux récepteurs et le paramètre additionnel relatif à l'émetteur, de préférence la profondeur de l'émetteur, estimé pour chaque récepteur.
Selon un mode de mise en œuvre le paramètre additionnel est mesuré par l'émetteur, par exemple avec un baromètre mesurant une pression à la position de l'émetteur.
Selon un mode de mise en œuvre le signal acoustique émis par l'émetteur comprend quatre impulsions émises selon une périodicité connue de chaque récepteur.
Selon un mode de mise en œuvre, trois impulsions sur quatre permettent à chaque récepteur d'estimer une distance à l'étape de traitement, et une impulsion permet à chaque récepteur d'estimer le paramètre additionnel, par exemple la profondeur qui est estimée à partir d'une pression mesurée par le baromètre placé sur l'émetteur et transmise par le signal acoustique.
Selon un mode de mise en œuvre la pression mesurée par le baromètre est représentée sur le signal acoustique par un décalage temporel de l'impulsion correspondante par rapport à une référence temporelle connue de chaque récepteur.
Selon un mode de mise en oeuvre, l'étape de sélection de deux récepteurs comprend une sous-étape de classification binaire de chaque récepteur de l'au moins trois récepteurs, chaque récepteur étant classé bon ou mauvais en fonction d'une partie de la suite temporelle des distances estimées pour ledit chaque récepteur, la sous-étape de classification comprenant la mise en œuvre d'une méthode d'apprentissage supervisé entraîné sur la partie de la suite temporelle des distances estimées par chaque récepteur, ou sur une fonction de la partie de la suite temporelle des distances estimées.
Selon un mode de mise en oeuvre, la méthode d'apprentissage supervisé est une machine à vecteur de support à noyau linéaire ou radial.
Selon un mode de mise en oeuvre, la méthode d'apprentissage supervisé est un arbre de décision.
Selon un mode de mise en œuvre, la sous-étape de classification comprend la mise en œuvre d'un perceptron multicouche pleinement connectées.
Selon un mode de mise en œuvre, la fonction de la partie de la suite temporelle sur laquelle l'arbre de décision est entraîné est une moyenne, ou une variance, ou une variance de moyennes glissantes calculées sur les valeurs de la partie de la suite temporelle,
Selon un mode de mise en œuvre, l'arbre de décision est entraîné sur une distance estimée de l'émetteur à une origine.
Selon un mode de mise en œuvre, l'origine est un point d'une plateforme sous-marine, de préférence un drone, sur laquelle les récepteurs sont fixés.
Selon un mode de mise en œuvre, la partie de la suite temporelle utilisée pour entraîner la sous-étape de classification binaire comprend, par exemple, les distances estimées au cours des deux dernières secondes, à raison de cinq distances estimées par seconde, soit 10 valeurs de distances pour chaque récepteur de l'au moins 3 récepteurs.
Selon un mode de mise en œuvre, lorsqu'à l'issue de la sous-étape de classification, plus de deux récepteurs, parmi l'au moins trois récepteurs, sont classés bon, l'étape de sélection sélectionne, parmi les plus de deux récepteurs classés bon, une paire de deux récepteurs qui sont les deux récepteurs plus éloignés de l'émetteur.
Selon un mode de mise en œuvre, les étapes du procédé sont répétées au cours de phases successives.
Selon un mode de mise en œuvre, à chaque paire de récepteurs de l'au moins trois récepteurs est associé un compteur, ledit compteur ayant une valeur initiale égale à 0.
Selon un mode de mise en œuvre, lorsqu'une paire de récepteurs est sélectionnée au cours de deux phases successives du procédé, le compteur est incrémenté de un. Le compteur est réinitialisé à 0 lorsque ladite paire, sélectionnée au cours d'au moins deux phases successives n'est pas sélectionnée au cours d'une phase suivante.
Selon un mode de mise en œuvre, une paire de récepteurs différente de la paire de récepteurs sélectionnés au cours d'une phase précédente ne peut être sélectionnée à l'étape de sélection de la phase suivante que si la valeur du compteur est supérieure à une valeur prédéterminée.
Selon ces dispositions, la sélection de la paire de récepteurs sera plus stable, et la performance en localisation de l'émetteur sera améliorée.
Selon un mode de mise en oeuvre, à l'étape de filtrage, pour chacun des deux récepteurs, le filtrage de la suite temporelle de distances estimées est réalisé sur la base d'un filtre dans lequel chaque valeur de la suite temporelle filtrée est une fonction d'une valeur de la suite temporelle pour l'un des deux récepteurs, et d'une autre valeur de la suite temporelle pour l'autre des deux récepteurs.
Selon un mode de mise en oeuvre, à l'étape de filtrage, pour chacun des deux récepteurs, le filtre est un filtre de Kalman appliqué aux suites temporelles de distances estimées pour chacun des deux récepteurs.
Selon un mode de mise en oeuvre, pour chacun des deux récepteurs, le filtre de Kalman estime chaque valeur de la suite temporelle filtrée selon une fonction affine d'une valeur de la suite temporelle pour l'un des deux récepteurs, et d'une autre valeur de la suite temporelle pour l'autre des deux récepteurs.
Selon un mode de mise en œuvre, pour chacun des deux récepteurs sélectionnés à l'étape de sélection, l'étape de filtrage comprend l'apprentissage d'un modèle de prédiction de la suite temporelle de distances estimées, et comprend l'utilisation du modèle de prédiction pour une phase de prédiction du filtre de Kalman.
Selon ces dispositions, le filtre de Kalman est plus efficace
L'invention concerne également un dispositif pour la détermination en milieu sous-marin d'une position d'un émetteur acoustique immergé, relativement à au moins deux récepteurs acoustiques immergés, le dispositif comprenant une plateforme sous-marine et l'au moins deux récepteurs acoustiques embarqués sur la plateforme, et comprenant également une unité centrale, chaque récepteur de l'au moins deux récepteurs acoustiques étant configuré pour recevoir un signal acoustique émis par l'émetteur acoustique, et pour traiter le signal acoustique reçu par chacun des récepteurs de l'au moins deux récepteurs acoustiques, pour produire une suite temporelle de distances estimées entre l'émetteur acoustique et ledit chacun des récepteurs acoustiques, et pour transmettre à l'unité centrale la suite temporelle de distances estimées, l'unité centrale étant configurée pour mettre en œuvre les étapes de filtrage, et de localisation du procédé selon l'une des revendications précédentes.
Selon un mode de réalisation, l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins trois récepteurs acoustiques, et dans lequel l'unité centrale est configurée pour mettre en œuvre les étapes de sélection, de filtrage et de localisation du procédé selon l'un des mode de mise en œuvre du procédé.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
Pour sa bonne compréhension, l'invention est décrite en référence aux dessins ci-annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Les mêmes références sur les dessins désignent des éléments similaires ou des éléments dont les fonctions sont similaires.
La figure 1 est une représentation schématique du dispositif selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 illustre une configuration des récepteurs, en particulier des récepteurs sélectionnés.
La figure 3 illustre une autre configuration des récepteurs, en particuliers des récepteurs sélectionnés.
La figure 4 est un organigramme schématique des étapes du procédé selon l'invention.
Selon un mode réalisation du dispositif selon l'invention, un émetteur E immergé en milieu sous-marin est configuré pour émettre un signal acoustique destiné à une pluralité de, i.e. au moins deux, récepteurs acoustiques également immergés et positionnés dans un même plan.
Lorsque la pluralité de récepteurs comprend plus de trois récepteurs, nous considérons de manière équivalente qu'ils sont positionnés dans un même plan, ou sensiblement dans un même plan, ou qu'ils sont sensiblement coplanaires, ou encore qu'ils forment un plan, si la distance de chacun des récepteurs à un plan défini comme le plan le plus proche de l'ensemble des récepteurs au sens des moindres carrés, est inférieure à environ un quart de la distance minimum entre deux récepteurs de la pluralité de récepteurs. De même, le plan formé par les récepteurs de la pluralité de récepteur désigne le plan le plus proche de l'ensemble des récepteurs au sens des moindres carrés, c'est-à-dire le plan qui minimise la somme des carrés des distances de chaque récepteur à ce plan.
Selon un mode de réalisation du dispositif, illustré sur la figure 1, la pluralité de récepteurs acoustiques comprend 4 récepteurs RI, R2, R3, R4 embarqués sur une plateforme sous-marine PF, par exemple un drone sous-marin.
Selon un mode de réalisation, l'émetteur E comprend un baromètre, non représenté sur la figure 1, configuré pour mesurer la pression à l'endroit où est situé l'émetteur E et pour permettre d'en déduire, selon des méthodes connues, une estimation de la profondeur de l'émetteur sous la surface de l'eau.
Selon un mode de mise en œuvre, le procédé 100 selon l'invention comprend une étape de réception 101 d'un signal acoustique émis par l'émetteur. Selon un mode de mise en œuvre, le signal acoustique comprend quatre impulsions émises à des instants successifs, les instants successifs d'émission étant connus par chaque récepteur de la pluralité de récepteurs, l'émetteur et les récepteurs étant synchronisés.
Selon un mode de mise en œuvre, la première et les deux dernières des quatre impulsions émises permettent à chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4 qui reçoit ces impulsions d'estimer, au cours d'une étape de traitement 102, une distance de l'émetteur audit récepteur, par une estimation du temps écoulé entre l'émission de l'impulsion et sa réception par ledit récepteur.
Selon un mode de mise en œuvre la deuxième impulsion est émise avec un retard par rapport à un instant de référence, ledit retard étant déterminé par l'émetteur en fonction de la profondeur de l'émetteur estimée à partir de la mesure la pression fournie par le baromètre à l'instant de référence, ledit instant de référence étant également connu des récepteurs de pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4; chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4 est configuré pour estimer ledit retard en comparant ledit instant de référence, l'instant de réception de la deuxième impulsion, et le temps écoulé entre l'émission et la réception des 3 autres impulsions ; chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4 est en outre configuré pour estimer, au cours de l'étape de traitement 102, la profondeur de l'émetteur audit instant de référence en fonction dudit retard estimé.
Selon un mode de réalisation du dispositif, chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4 est configuré pour recevoir, au cours de l'étape de réception 101, les impulsions émises par l'émetteur, la réception étant rendue possible au cours d'une fenêtre temporelle de réception, ladite fenêtre temporelle étant par exemple de 20 ms, correspondant à une distance de 30 mètres.
Selon un mode de mise en œuvre, chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4 est configuré pour transmettre à une unité centrale, non représentée sur la figure 1, la suite des données de distances et de profondeur estimées, correspondantes aux impulsions successivement reçues par chacun des récepteurs de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4.
Selon un mode de mise en œuvre, l'unité centrale est configurée pour mettre en œuvre une étape de sélection 103 d'une paire de deux récepteurs parmi les au moins trois récepteurs de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4, la paire de récepteurs étant sélectionnée en fonction de la suite temporelle de distances estimées pour chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4.
Selon un mode de mise en œuvre, l'étape de sélection 103 comprend une sous-étape de classification binaire 104 de chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4, chaque récepteur étant classé au cours de cette sous-étape 104 en bon ou mauvais, en fonction de tout ou partie de la suite temporelle des données de distances estimées par chacun des récepteurs.
Selon un mode de mise en œuvre, la sous-étape de classification 104 comprend la mise en œuvre d'une machine à vecteur de support linéaire ou radial, entraînée sur des suites temporelles de données de distances estimées par chacun des récepteurs de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4. Selon un mode de mise en œuvre, la partie de la suite temporelle utilisée pour entraîner la machine à vecteur de support linéaire ou radial comprend, par exemple, les distances estimées au cours des deux dernières secondes, à raison de cinq distances estimées par seconde, soit 10 valeurs de distances pour chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4.
Selon un mode de mise en œuvre, la sous-étape de classification 104 est mise en œuvre par un arbre de décision entraîné sur des quantités calculées à partir des suites temporelles de données de distances estimées par chacun des récepteurs de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4, les quantités pouvant être l'une des quantités parmi les quantités suivantes : moyenne, variance, variance des moyennes glissantes, ou encore distance estimée de l'émetteur à une origine distincte des récepteurs, l'origine pouvant être par exemple un point central de la figure géométrique formée par les récepteurs.
Selon un mode de mise en œuvre, la sous-étape de classification 104 est mise en œuvre par un perceptron multicouche pleinement connecté.
A l'issue de la sous-étape de classification 104 mise en œuvre par une machine à vecteur de support à noyau radial ou linéaire, ou par un arbre de décision, ou encore par un perceptron multicouche pleinement connecté, chaque récepteur de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4 est classé bon ou mauvais.
Selon un mode de mise en œuvre, lorsqu'à l'issue de la sous-étape de classification 104, plus de deux récepteurs parmi la pluralité de récepteurs, sont classés bon, l'étape de sélection 103 sélectionne, parmi les plus de deux récepteurs classés bon, une paire de deux récepteurs ; si trois récepteurs seulement sont classés bon à l'issue de la sous-étape de classification 104, les deux récepteurs classés bon les plus éloignés de l'émetteur E sont alors sélectionnés à l'étape de sélection 103 ; en revanche si quatre récepteurs ou plus sont classés bon à l'issue de la sous-étape de classification 104, ce sont les deux récepteurs classés bon les plus proches de l'émetteur E qui sont sélectionnés à l'étape de sélection 103. La sélection 103 de la paire de récepteurs parmi les plus de deux récepteurs classés bon est réalisée sur la base des suites temporelles de données de distances estimées par chacun des plus de deux récepteurs classés bon à la sous-étape de classification 104 de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4.
Selon un mode de mise en œuvre, pour chacun des deux récepteurs RI, R2 sélectionnés à l'étape de sélection 103, le procédé comprend une étape de filtrage 105 de la suite temporelle de distances estimées par les deux récepteurs, pour produire, pour chacun des récepteurs RI, R2, une suite temporelle filtrée de distances estimées filtrées. Selon un mode de mise en œuvre, l'étape de filtrage 105 comprend la mise en œuvre d'un filtre de Kalman qui, pour chaque récepteur de la paire de récepteurs sélectionnés à l'étape de sélection, calcule une suite temporelle filtrée de distances estimées filtrées, chaque valeur de la suite temporelle filtrée étant une fonction affine d'une valeur de la suite temporelle des distances estimées pour l'un des deux récepteurs, et d'une autre valeur de la suite temporelle des distances estimées pour l'autre des deux récepteurs.
Selon ces dispositions, le filtrage des distances estimées par chacun des récepteurs permet d'améliorer la qualité des estimations des distances de l'émetteur à chacun des récepteurs, et par conséquent la qualité de l'estimation de la position de l'émetteur relativement aux récepteurs.
Selon un mode de mise en œuvre, pour chacun des deux récepteurs RI, R2 sélectionnés à l'étape de sélection 103, l'étape de filtrage 105 comprend l'apprentissage d'un modèle de prédiction de la suite temporelle de distances estimées, et l'utilisation de ce modèle de prédiction pour une phase de prédiction du filtre de Kalman.
Selon ces dispositions, le filtre de Kalman est plus efficace.
Selon un mode de mise en œuvre, le procédé comprend une étape de localisation 106 de l'émetteur, dans laquelle une position dans le plan des récepteurs formé par les récepteurs de la pluralité de récepteurs est estimée 107 par trilatération à partir des distances estimées filtrées produites par l'étape de filtrage des distances estimées entre l'émetteur et chacun des deux récepteurs sélectionnés par l'étape de sélection.
Selon un mode de mise en œuvre, l'étape d'estimation 107 d'une position dans le plan des récepteurs, par trilatération, est illustré aux figure 2 et 3. Cette étape 107 consiste à déterminer l'intersection de deux cercles centrés chacun sur un des deux récepteurs sélectionnés à l'étape de sélection, lesdits deux cercles ayant chacun un rayon fonction des distances estimées filtrées entre l'émetteur et ledit un des deux récepteurs sélectionnés. L'intersection des deux cercles détermine deux points Pl, P2 situés respectivement de part et d'autre d'une droite passant par les deux récepteurs sélectionnés. Selon un mode de mise en œuvre, l'étape d'estimation 107 d'une position dans le plan des récepteurs comprend le choix, parmi les deux points Pl, P2 d'intersection desdits deux cercles, du point PI ou P2 qui est le plus éloigné des autres récepteurs, les autres récepteurs désignant ceux des récepteurs de la pluralité de récepteurs qui n'ont pas été sélectionnés à l'étape de sélection. Par exemple, selon un mode de réalisation du dispositif dans lequel la pluralité de récepteurs comprend 4 récepteurs RI, R2, R3, R4 formant sensiblement un rectangle dans un plan, comme illustré sur la figure 2, lorsque les deux récepteurs RI, R2 sélectionnés à l'étape de sélection sont situés aux extrémités d'un même côté R1R2 dudit rectangle, les deux points d'intersection Pl, P2 desdits deux cercles centrés respectivement sur les deux récepteurs RI, R2 sélectionnés, sont situés de part et d'autre dudit côté R1R2 formé par les deux récepteurs sélectionnés, de sorte qu'un PI de ces deux points Pl, P2 est plus éloigné que l'autre P2 des deux autres récepteurs R3, R4 : dans cette configuration, le critère d'éloignement maximum aux autres récepteurs permet de choisir un point PI parmi lesdits deux points P1,P2 pour estimer une position dans le plan formé par les récepteurs.
Selon un mode de réalisation, dans certaines configurations particulières il est nécessaire d'utiliser un autre critère pour départager les deux solutions potentielles définies par les deux points d'intersection Pl, P2. Ainsi, comme cela est illustré sur la figure 3, lorsque les récepteurs sélectionnés R2, R3 sont situés aux extrémités d'une diagonale du rectangle formé par les 4 récepteurs, alors l'un PI desdits deux points d'intersection Pl, P2 est situé d'un côté de cette diagonale, du même côté qu'un récepteur RI parmi les deux autres récepteurs non sélectionnés RI, R4; l'autre point d'intersection P2 est situé de l'autre côté de cette diagonale, plus proche de l'autre récepteur R4 parmi les deux autres récepteurs non sélectionnés. Dans ce cas, le choix parmi les deux points d'intersection Pl, P2 sera fait en fonction de la suite des distances estimées filtrées entre l'émetteur E et chacun des deux autres récepteurs non sélectionnés : le point d'intersection qui se trouve du même côté de la diagonale R3R2, formée par les deux récepteurs sélectionnés R3, R2, que le récepteur, parmi les autres récepteurs non sélectionnés RI, R4, qui produit la plus faible distance estimée à l'émetteur E. Ainsi, si la distance estimée de l'émetteur E au récepteur RI est plus faible que la distance estimée de l'émetteur E au récepteur R4, le point d'intersection PI situé du même côté que le récepteur RI par rapport à la diagonale R3R2 sera choisi pour estimer une position dans le plan formé par les récepteurs.
Selon un mode de mise en œuvre, l'étape de localisation 106 de l'émetteur comprend une estimation de la position de l'émetteur selon les trois dimensions en fonction de la position, estimée à l'étape 107 par trilatération, dans le plan formé par les récepteurs, la position estimée étant celle du point choisi parmi lesdits deux points Pl, P2, et en fonction de l'estimation d'un paramètre additionnel relatif à l'émetteur, ledit paramètre additionnel étant transmis par l'émetteur au récepteur. Selon un mode de mise en œuvre, le paramètre additionnel relatif à l'émetteur est une profondeur de l'émetteur estimée sur la base d'une pression mesurée par le baromètre placé sur l'émetteur. Selon un mode de réalisation la profondeur estimée est une moyenne des profondeurs estimées respectivement par chacun des récepteurs de la pluralité de récepteurs RI, R2, R3, R4. Selon un mode de mise en œuvre, la moyenne des profondeurs estimées permet de situer l'émetteur E à l'intersection d'un plan situé à une profondeur égale à la moyenne des profondeurs estimées, avec une méridienne d'une sphère centrée sur l'un des récepteurs de la paire sélectionnée à l'étape de sélection 103, ladite méridienne de la sphère passant par la position estimée à l'étape 107 du point parmi les deux points Pl, P2 dans le plan formé par la pluralité de récepteurs.
Selon ces dispositions l'étape de localisation de l'émetteur permet d'estimer une position de l'émetteur selon les trois dimensions avec un bon niveau de précision même lorsque les récepteurs acoustiques sont des récepteurs à faible coût, et lorsque certains de ces récepteurs sont acoustiquement occultés.
Selon un mode de mise en œuvre, les étapes du procédé sont répétées au cours de phases successives.
Selon un mode de mise en œuvre, il faut éviter que la paire de récepteurs sélectionnés à l'étape de sélection de chaque phase successive ne diffère de la paire de récepteurs sélectionnés à l'étape de sélection de la phase précédente. A cet effet, chaque paire de récepteurs de la pluralité de récepteurs est associée un compteur, ledit compteur ayant une valeur initiale égale à 0. Selon un mode de mise en œuvre, lorsqu'une paire de récepteurs est sélectionnée au cours de deux phases successives du procédé, le compteur est incrémenté de un. Le compteur est réinitialisé à 0 lorsque ladite paire, sélectionnée au cours d'au moins deux phases successives n'est pas sélectionnée au cours d'une phase suivante. Selon un mode de mise en œuvre, une paire de récepteurs différente de la paire de récepteurs sélectionnés au cours d'une phase précédente ne peut être sélectionnée à l'étape de sélection de la phase suivante que si la valeur du compteur est supérieure à une valeur prédéterminée.
Selon ces dispositions, la sélection de la paire de récepteurs sera plus stable, et la performance en localisation de l'émetteur sera améliorée.
L'invention concerne aussi un dispositif 1 pour la détermination en milieu sous-marin d'une position d'un émetteur acoustique E immergé. Comme illustré sur la figure 1, selon un mode de réalisation, le dispositif 1 comprend au moins deux récepteurs acoustiques RI, R2, R3, R4, le dispositif 1 comprenant une plateforme sous-marine PF, les au moins deux récepteurs acoustiques RI, R2, R3, R4 étant embarqués sur la plateforme PF, ladite plateforme étant immergée dans le même milieu sous-marin que l'émetteur E. Le dispositif 1 comprend également une unité centrale, non représentée sur la figure 1, chaque récepteur de l'au moins deux récepteurs acoustiques RI, R2, R3, R4 étant configuré pour recevoir un signal acoustique émis par l'émetteur acoustique E, et pour traiter le signal acoustique reçu par chacun des récepteurs de l'au moins deux récepteurs RI, R2, R3, R4 acoustiques, afin de produire une suite temporelle de distances estimées entre l'émetteur acoustique et ledit chacun des récepteurs acoustiques, et pour transmettre à l'unité centrale la suite temporelle de distances estimées, l'unité centrale étant configurée pour mettre en œuvre les étapes de filtrage 105, et de localisation 106 de le l'émetteur décrites ci-dessus.
Selon un mode de réalisation, le dispositif 1 comprend au moins trois récepteurs acoustiques RI, R2, R3, R4, et l'unité centrale est configurée pour mettre en œuvre les étapes de sélection 103, de filtrage 105 et de localisation 106 du procédé décrit ci-dessus.
L'invention concerne enfin un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé décrit cidessus lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrés sur un support lisible par ordinateur pour mettre en œuvre les étapes du procédé décrit ci-dessus lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de détermination en milieu sous-marin d'une position d'un émetteur acoustique (E) immergé, relativement à deux récepteurs acoustiques (RI, R2) immergés, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    réception (101) par chacun des récepteurs (R1,R2) d'un signal acoustique émis par l'émetteur (E) acoustique, traitement (102) du signal acoustique reçu par chacun des récepteurs (RI, R2) acoustiques, pour produire, pour chacun des récepteurs, une suite temporelle de distances estimées entre l'émetteur acoustique et ledit chacun des récepteurs (RI, R2) acoustiques, filtrage (105), pour chacun des récepteurs (RI, R2), de la suite temporelle de distances estimées, pour produire, pour chacun des récepteurs (R1,R2), une suite temporelle filtrée de distances estimées filtrées, estimation (106) de la position de l'émetteur en fonction de la suite temporelle filtrée de distances estimées filtrées, produite pour chacun des récepteurs (RI, R2).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la position de l'émetteur acoustique (E) est déterminée relativement à au moins trois récepteurs acoustiques (RI, R2, R3, R4), le procédé comprenant l'étape additionnelle suivante :
    sélection (103) de deux récepteurs parmi les au moins trois récepteurs (RI, R2, R3, R4) en fonction de la suite temporelle de distances estimées pour chaque récepteur de l'au moins trois récepteurs (RI, R2,R3, R4) ;
    l'étape de filtrage (105) s'appliquant à chacun des deux récepteurs sélectionnés.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape de traitement (102) du signal acoustique produit en outre, pour chacun des récepteurs (RI, R2), une estimation d'un paramètre additionnel relatif à l'émetteur;
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel à l'étape d'estimation (106) de la position de l'émetteur, la position de l'émetteur est estimée en fonction de l'estimation du paramètre additionnel produite pour chacun des récepteurs, combinée à la suite temporelle filtrée pour chacun des récepteurs, et dans laquelle le paramètre additionnel est de préférence une profondeur.
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel l'étape de sélection de deux récepteurs comprend une sous-étape de classification (104) binaire de chaque récepteur de l'au moins trois récepteurs, chaque récepteur étant classé bon ou mauvais en fonction d'une partie de la suite temporelle des distances estimées pour ledit chaque récepteur, la sous-étape de classification (104) comprenant la mise en œuvre d'une méthode d'apprentissage supervisé entraîné sur la partie de la suite temporelle des distances estimées par chaque récepteur, ou sur une fonction de la partie de la suite temporelle des distances estimées.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la méthode d'apprentissage supervisé est une machine à vecteur de support à noyau linéaire ou radial.
  7. 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la méthode d'apprentissage supervisé est un arbre de décision.
  8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel à l'étape de filtrage (105), pour chacun des deux récepteurs, le filtrage de la suite temporelle de distances estimées est réalisé sur la base d'un filtre dans lequel chaque valeur de la suite temporelle filtrée est une fonction d'une valeur de la suite temporelle pour l'un des deux récepteurs, et d'une autre valeur de la suite temporelle pour l'autre des deux récepteurs.
  9. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel à l'étape de filtrage (105), pour chacun des deux récepteurs, le filtre est un filtre de Kalman appliqué aux suites temporelles de distances estimées pour chacun des deux récepteurs.
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel, pour chacun des deux récepteurs, le filtre de Kalman estime chaque valeur de la suite temporelle filtrée selon une fonction affine d'une valeur de la suite temporelle pour l'un des deux récepteurs, et d'une autre valeur de la suite temporelle pour l'autre des deux récepteurs.
  11. 11. Dispositif pour la détermination en milieu sous-marin d'une position d'un émetteur acoustique (E) immergé, relativement à au moins deux récepteurs acoustiques (RI, R2, R3, R4) immergés, le dispositif comprenant une plateforme sousmarine et l'au moins deux récepteurs acoustiques (RI, R2, R3, R4) embarqués sur la plateforme, et comprenant également une unité centrale, chaque récepteur de l'au moins deux récepteurs acoustiques (RI, R2, R3, R4) étant configuré pour recevoir un signal acoustique émis par l'émetteur acoustique (E), et pour traiter le signal acoustique reçu par chacun des récepteurs de l'au moins deux récepteurs (RI, R2, R3, R4) acoustiques, pour produire une suite temporelle de distances estimées entre l'émetteur acoustique et ledit chacun des récepteurs (RI, R2) acoustiques, et pour transmettre à l'unité centrale (UC) la suite temporelle de distances estimées, l'unité centrale étant configurée pour mettre en œuvre les étapes de filtrage 105, et de localisation 106 du procédé selon l'une des revendications précédentes.
  12. 12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel le dispositif comprend au moins trois récepteurs acoustiques (RI, R2, R3, R4), et dans lequel l'unité centrale est configurée pour mettre en œuvre les étapes de sélection (103), de filtrage (105) et de localisation (106) du procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
  13. 13. Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
  14. 14. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme enregistrés sur un support lisible par ordinateur pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112014847A (zh) * 2020-08-27 2020-12-01 上海海洋大学 一种鱼探仪现场快速校正系统及其方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120147706A1 (en) * 2009-08-21 2012-06-14 Teruyuki Kato Method for measuring sea waves by means of ultrasonic waves, as well as sea wave measuring system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120147706A1 (en) * 2009-08-21 2012-06-14 Teruyuki Kato Method for measuring sea waves by means of ultrasonic waves, as well as sea wave measuring system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEI CHENG ET AL: "Underwater Localization in Sparse 3D Acoustic Sensor Networks", INFOCOM 2008. THE 27TH CONFERENCE ON COMPUTER COMMUNICATIONS. IEEE, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 13 April 2008 (2008-04-13), XP032446969, ISBN: 978-1-4244-2025-4, DOI: 10.1109/INFOCOM.2008.56 *
XINBIN LI ET AL: "A Support Vector Learning-Based Particle Filter Scheme for Target Localization in Communication-Constrained Underwater Acoustic Sensor Networks", SENSORS, vol. 18, no. 2, 21 December 2017 (2017-12-21), CH, pages 8, XP055605567, ISSN: 1424-8220, DOI: 10.3390/s18010008 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112014847A (zh) * 2020-08-27 2020-12-01 上海海洋大学 一种鱼探仪现场快速校正系统及其方法

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