FR3131640A1 - SYSTEM FOR LOCATING A SOUND SOURCE, IN PARTICULAR SOUND NUISANCE FROM VEHICLES - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de localisation d’une source sonore comprenant un goniomètre acoustique équipé de quatre microphones, un circuit de traitement des signaux électriques pour calculer une information représentative de la direction de la source sonore par rapport à ladite antenne acoustique, et un moyen d'imagerie (300) caractérisé en ce qu’il comporte deux goniomètres (100, 200) équipés chacun d’une première paire de microphones (110, 120) et (210, 220) sur un axe XOX’ et une deuxième paire de microphones (130, 140) et (230, 240) sur un axe perpendiculaire YOY’, les microphones de chaque goniomètre (100, 200) étant entourés par une coque acoustiquement transparente (105, 205), chacun desdits goniomètres comportant un circuit électronique pour le traitement des signaux délivrés par chaque microphone et l’exécution par un calculateur d’un traitement d’inter-corrélation entre lesdits signaux de la valeur des décalages temporels des signaux fournis par les microphones. Figure de l’abrégé : figure 1The present invention relates to a system for locating a sound source comprising an acoustic goniometer equipped with four microphones, an electrical signal processing circuit for calculating information representative of the direction of the sound source with respect to said acoustic antenna, and an imaging means (300) characterized in that it comprises two goniometers (100, 200) each equipped with a first pair of microphones (110, 120) and (210, 220) on an axis XOX ' and a second pair of microphones (130, 140) and (230, 240) on a perpendicular axis YOY', the microphones of each goniometer (100, 200) being surrounded by an acoustically transparent shell (105, 205), each of said goniometers comprising an electronic circuit for the processing of the signals delivered by each microphone and the execution by a computer of a processing of inter-correlation between the said signals of the value time shifts of the signals supplied by the microphones. Abstract Figure: Figure 1
Description
La présente invention concerne le domaine de la localisation de bruits, notamment de nuisances sonores. Les nuisances sonores liées au transport, notamment celles qui affectent les riverains des voies de circulation, constituent une préoccupation croissante, le plus souvent associée aux contextes urbain et périurbain. Le diagnostic ou la prévision d'un environnement sonore nécessite une connaissance de l'émission des véhicules, dans des conditions de circulation réelles.The present invention relates to the field of noise localization, in particular noise pollution. Noise pollution linked to transport, particularly that which affects residents near traffic routes, constitutes a growing concern, most often associated with urban and peri-urban contexts. Diagnosing or predicting a noise environment requires knowledge of vehicle emissions, under real traffic conditions.
Le bruit subi est une source de stress et de dégradation de la santé occasionnant en zone urbaine ou industrielle de nombreuses plaintes des habitants, dont il convient de vérifier l'objectivité et la pertinence.The noise experienced is a source of stress and deterioration of health causing numerous complaints from residents in urban or industrial areas, the objectivity and relevance of which must be verified.
Pour cela, on a développé différentes solutions permettant d'objectiver l'intensité, la nature et la localisation des sources sonores mobiles ou fixes, afin d'en établir une cartographie qui peut être ensuite associée à des cartes topographiques ou à des enregistrements photographiques ou vidéo par exemple. Le bruit étant souvent géographiquement associé aux transports et à l'industrie lourde, les cartes de bruit sont aussi une source d'indices de pollution ou de problèmes en matière de santé environnementale.For this, we have developed different solutions making it possible to objectify the intensity, nature and location of mobile or fixed sound sources, in order to establish a map which can then be associated with topographical maps or photographic recordings or video for example. As noise is often geographically associated with transport and heavy industry, noise maps are also a source of pollution indices or environmental health problems.
La mesure est réalisée par un sonomètre destiné à mesurer le niveau de pression acoustique et fournir un niveau exprimé en décibels en un point et à un moment donnés.The measurement is carried out by a sound level meter intended to measure the sound pressure level and provide a level expressed in decibels at a given point and time.
Pour permettre une localisation de la source sonore par rapport au point de mesure, on utilise généralement un réseau de microphones décalés spatialement, et un traitement informatique déterminant la direction d'arrivée d'une onde sonore par le calcul de ses temps de capture par chaque microphone pour en déduire le retard (T) ou la différence des temps d'arrivée (TDOA) enregistrée entre deux microphones.To enable localization of the sound source in relation to the measurement point, a network of spatially offset microphones is generally used, and computer processing determining the direction of arrival of a sound wave by calculating its capture times by each microphone to deduce the delay (T) or the difference in arrival times (TDOA) recorded between two microphones.
On connaît dans l'état de la technique le brevet FR3077886 concernant un système de signalement de dépassement d'un seuil d'intensité sonore d'une source comprenant une antenne acoustique, au moins un capteur d'images et un circuit électronique réalisant un traitement de localisation d'au moins une source sonore à partir des signaux délivrés par ladite antenne acoustique, ainsi que le brevet FR3072533 décrivant un système de localisation d'au moins une source sonore comprenant une antenne acoustique constituée de quatre microphones placés aux sommets d'un tétraèdre, et un circuit de traitement des signaux électriques pour calculer une information représentative de la direction de la source sonore par rapport à ladite antenne acoustique. L’antenne acoustique comprend en outre un moyen d'imagerie dont le centre optique est confondu avec le centre géométrique de ladite antenne.We know in the state of the art the patent FR3077886 relating to a system for signaling the exceeding of a sound intensity threshold of a source comprising an acoustic antenna, at least one image sensor and an electronic circuit carrying out processing for locating at least one sound source from the signals delivered by said acoustic antenna, as well as patent FR3072533 describing a system for locating at least one sound source comprising an acoustic antenna consisting of four microphones placed at the tops of a tetrahedron, and an electrical signal processing circuit to calculate information representative of the direction of the sound source relative to said acoustic antenna. The acoustic antenna further comprises an imaging means whose optical center coincides with the geometric center of said antenna.
La demande de brevet internationale WO 2005013643 décrit un système de détermination d'une représentation d'un champ acoustique qui comporte des moyens d'acquisition d'ondes acoustiques comportant une pluralité de capteurs élémentaires distribués dans l'espace, et délivrant chacun un signal de mesure; et des moyens de traitement par l'application, auxdits signaux de mesure, de combinaisons de filtrage représentatives de caractéristiques structurelles desdits moyens d'acquisition pour délivrer une pluralité de signaux acoustiques associés chacun à une direction générale de restitution prédéterminée définie par rapport à un point donné de l'espace, l'ensemble desdits signaux acoustiques formant une représentation dudit champ acoustique.International patent application WO 2005013643 describes a system for determining a representation of an acoustic field which comprises means for acquiring acoustic waves comprising a plurality of elementary sensors distributed in space, and each delivering a signal of measure; and processing means by applying, to said measurement signals, filtering combinations representative of structural characteristics of said acquisition means to deliver a plurality of acoustic signals each associated with a predetermined general restitution direction defined with respect to a point given space, all of said acoustic signals forming a representation of said acoustic field.
On connaît aussi la demande de brevet internationale WO 2013150349 décrivant un procédé de surveillance et de cartographie du bruit ambiant en temps réel avec sélection de source.We also know the international patent application WO 2013150349 describing a method for monitoring and mapping ambient noise in real time with source selection.
On connaît encore la demande de brevet internationale WO 2015055244 concernant un procédé de génération dynamique d'une carte de bruit acoustique d'une zone industrielle à utiliser pour la protection d'opérateurs à l' intérieur de la zone contre une exposition à un bruit acoustique au-dessus d'un seuil de sécurité, le procédé comprenant la collecte de données de bruit acoustique en utilisant un réseau de capteurs acoustiques sans fil situé à l'intérieur de ladite zone, la génération d'une carte de bruit acoustique en utilisant les données de bruit collectées et un modèle numérique de la propagation de bruit acoustique à l'intérieur de la zone.We also know the international patent application WO 2015055244 relating to a method for dynamically generating an acoustic noise map of an industrial zone to be used for the protection of operators inside the zone against exposure to acoustic noise above a safety threshold, the method comprising collecting acoustic noise data using a network of wireless acoustic sensors located within said zone, generating an acoustic noise map using the collected noise data and a digital model of acoustic noise propagation within the area.
Le brevet européen EP 1108994 décrit un procédé et un dispositif pour estimer simultanément les directions respectives d'une pluralité de sources sonores et pour détecter les niveaux sonores individuels des sources sonores respectives en mouvement. Ce dispositif de l'art antérieur comprend :European patent EP 1108994 describes a method and a device for simultaneously estimating the respective directions of a plurality of sound sources and for detecting the individual sound levels of the respective moving sound sources. This prior art device includes:
- un moyen d ' extraction de forme d ' onde destiné à agir sur les signaux de sortie de microphones w des directions estimées successives de ladite source sonore correspondant à des fenêtres respectives parmi lesdites fenêtres temporelles.- waveform extraction means intended to act on the microphone output signals w of the successive estimated directions of said sound source corresponding to respective windows among said time windows.
Le brevet européen EP 1273927 décrit une méthode de surveillance de bruit environnemental qui comprend les étapes suivantes :
- Utiliser trois (ou plus) transducteurs de niveau sonore espacés les uns des autres dans un environnement contenant une ou plusieurs sources sonores, pour relever des sons venant de toutes directions, transformer les sons en signaux électriques, et échantillonner les signaux électriques,
- Former des paires de signaux échantillonnés, chaque paire représentant des signaux échantillonnés en provenance de deux des trois (ou plus) transducteurs,European patent EP 1273927 describes a method for monitoring environmental noise which includes the following steps:
- Use three (or more) sound level transducers spaced from each other in an environment containing one or more sound sources, to detect sounds coming from all directions, transform the sounds into electrical signals, and sample the electrical signals,
- Form pairs of sampled signals, each pair representing signals sampled from two of the three (or more) transducers,
Réaliser des calculs de corrélation afin de générer une fonction de corrélation pour chaque paire de signaux échantillonnés,
- Identifier les maxima locaux pour chaque fonction de corrélation,
- Déterminer les deux angles d'arrivée possibles relatifs au système directionnel fixe pour chaque maximum identifié,
- Déterminer les lots d'angles d'arrivée possibles pour chaque paire de transducteurs,
- Trouver des "coïncidences" dans différent lots par lesquels le même angle d'arrivée parait dans un lot de chaque fonction de corrélation, ceci selon un facteur de tolérance prédéterminé, et, pour chaque "coïncidence", déterminer le niveau de pression sonore de la source correspondante basé sur la moyenne des valeurs des fonctions de corrélation aux maxima locaux, et trier ces "coïncidences" du plus important niveau de pression sonore au moins important niveau de pression sonore,Perform correlation calculations in order to generate a correlation function for each pair of sampled signals,
- Identify the local maxima for each correlation function,
- Determine the two possible angles of arrival relating to the fixed directional system for each identified maximum,
- Determine the possible sets of angles of arrival for each pair of transducers,
- Find "coincidences" in different batches by which the same angle of arrival appears in a batch of each correlation function, this according to a predetermined tolerance factor, and, for each "coincidence", determine the sound pressure level of the corresponding source based on the average of the values of the correlation functions at the local maxima, and sorting these "coincidences" from the most important sound pressure level to the least important sound pressure level,
- Enlever toutes "coïncidences" qui contiennent un lot déjà contenu dans une "coïncidence" avec un niveau de pression sonore plus important, et- Remove all "coincidences" which contain a lot already contained in a "coincidence" with a higher sound pressure level, and
- Considérer les "coïncidences" qui restent comme représentatifs des sources de bruit qui sont présentes dans la période d'échantillonnage des signaux échantillonnés avec un seul niveau de pression sonore et angle d'arrivée.- Consider the remaining "coincidences" as representative of the noise sources that are present in the sampling period of signals sampled with a single sound pressure level and angle of arrival.
Le brevet européen EP 1811346 décrit un dispositif de localisation de sources acoustiques et de mesure de leur intensité, comprenant
- une antenne comportant au moins deux sous- antennes, chaque sous-antenne comportant au moins deux branches disposées en croix ou en étoile, chaque branche étant équipée d'une pluralité de microphones, et
- un système de traitement des signaux issus des microphones. Ce dispositif de l'art antérieur est agencé pour établir, pour une fréquence supérieure à une valeur déterminée fc, un hologramme des sources acoustiques, c'est-à-dire une répartition des pressions ou intensités acoustiques en différents points de calculs d'une même surface, en réalisant, pour chaque point de calcul de l'hologramme, la somme des pressions acoustiques mesurées par les microphones d'une même sous-antenne en tenant compte du retard des pressions acoustiques correspondant au temps de parcours entre le point de calcul et un microphone, le dispositif étant caractérisé en ce que pour chaque point de calcul de l'hologramme, les valeurs de pressions obtenues par addition des pressions acoustiques mesurées par les microphones des différentes sous-antennes sont multipliées entre elles.
- an antenna comprising at least two sub-antennas, each sub-antenna comprising at least two branches arranged in a cross or star shape, each branch being equipped with a plurality of microphones, and
- a system for processing signals from microphones. This device of the prior art is arranged to establish, for a frequency greater than a determined value fc, a hologram of the acoustic sources, that is to say a distribution of pressures or acoustic intensities at different calculation points of a same surface, by producing, for each calculation point of the hologram, the sum of the acoustic pressures measured by the microphones of the same sub-antenna taking into account the delay in the acoustic pressures corresponding to the travel time between the calculation point and a microphone, the device being characterized in that for each calculation point of the hologram, the pressure values obtained by adding the acoustic pressures measured by the microphones of the different sub-antennas are multiplied between them.
Le brevet EP1331490A1 décrit un autre exemple de système de localisation de source sonore qui comprend des microphones comprenant trois microphones disposés en deux dimensions, des moyens pour estimer l'emplacement d'une source sonore à partir des différences de phase entre les signaux de sortie des microphones, des moyens (11) de captage d'une image autour de la localisation estimée de la source sonore et des moyens (23) d'affichage de la localisation estimée de la source sonore sur l'image captée.Patent EP1331490A1 describes another example of a sound source localization system which includes microphones comprising three microphones arranged in two dimensions, means for estimating the location of a sound source from phase differences between the output signals of the microphones, means (11) for capturing an image around the estimated location of the sound source and means (23) for displaying the estimated location of the sound source on the captured image.
Les solutions de l'art antérieur présentent différents inconvénients. En premier lieu, elles sont sensibles aux bruits parasites occasionnés par le vent ou la pluie ainsi qu’aux variations thermiques influant sur la vitesse de propagation du son.The solutions of the prior art have various drawbacks. Firstly, they are sensitive to parasitic noise caused by wind or rain as well as thermal variations influencing the speed of sound propagation.
En second lieu, la localisation fournie par les solutions de l’art antérieur sont parfois faussées lorsque la source sonore rayonne de manière diffuse ou lorsque deux sources sonores sont proches et entrent en compétition.Secondly, the localization provided by the solutions of the prior art are sometimes distorted when the sound source radiates diffusely or when two sound sources are close and compete.
Afin de remédier aux inconvénients de l’art antérieur, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un système de localisation d’une source sonore comprenant un goniomètre acoustique équipé de quatre microphones, un circuit de traitement des signaux électriques pour calculer une information représentative de la direction de la source sonore par rapport à ladite antenne acoustique, et un moyen d'imagerie caractérisé en ce qu’il comporte deux goniomètres équipés chacun d’une première paire de microphones sur un axe XOX’ et une deuxième paire de microphones sur un axe perpendiculaire YOY’, lesdits axes étant perpendiculaires à la direction de pointage du goniomètre, les quatre microphones et de chaque goniomètre étant entourés par une coque acoustiquement transparente, chacun desdits goniomètres comportant en outre un circuit électronique pour le traitement des signaux délivrés par chaque microphone et l’exécution par un calculateur d’un traitement d’inter-corrélation entre lesdits signaux de la valeur des décalages temporels des signaux fournis par les quatre microphones.
Avantageusement, les microphones disposés par paires sur deux axes perpendiculaires sont écartés d’une distance comprise entre 120 et 180 mm, et sont disposés symétriquement par rapport à l’axe de pointage.
De préférence, lesdits microphones disposés par paires sur deux axes perpendiculaires sont écartés d’une distance comprise entre 100 et 500 mm, et sont disposés symétriquement par rapport à l’axe de pointage.
De préférence, l’axe XOX’ est décalé selon l’axe de pointage par rapport à l’axe YOY’.
De préférence, lesdits goniomètres sont décalés verticalement d’une distance comprise entre 50 et 200 cm.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite coque entourant les quatre microphones d’un goniomètre est constituée par un cadre revêtu d’une grille métallique acoustiquement transparente.
Selon une variante, le système comporte en outre au moins un thermomètre pour mesurer la température de l’air et fournir audit calculateur une information de compensation de la vitesse de propagation du son.
De préférence, ledit traitement d’inter-corrélation est appliqué à chaque couple de microphones d’un goniomètre acoustique pour déterminer les angles d’azimut et d’élévation par rapport à la direction de pointage.
Selon une autre variante, les résultats desdits traitements d’inter-corrélation sont rejetés dans le cas où les résultats obtenus à partir d’une partie des couples de microphones diffèrent d’une valeur dépassant une valeur seuil.
Avantageusement, l’orientation angulaire est calculée en fonction de la moyenne des résultats obtenus à partir des couples de microphones.
Selon une réalisation particulière, la localisation de la source sonore est déterminée en fonction d’une valeur moyenne pour l’angle d’azimut et par une triangulation à partir des deux angles d’élévation fournis par les goniomètres.
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation In order to remedy the drawbacks of the prior art, the present invention relates in its most general sense to a system for locating a sound source comprising an acoustic goniometer equipped with four microphones, a circuit for processing electrical signals to calculate information representative of the direction of the sound source relative to said acoustic antenna, and an imaging means characterized in that it comprises two goniometers each equipped with a first pair of microphones on an axis XOX' and a second pair of microphones on a perpendicular axis YOY', said axes being perpendicular to the pointing direction of the goniometer, the four microphones and of each goniometer being surrounded by an acoustically transparent shell, each of said goniometers further comprising an electronic circuit for processing the signals delivered by each microphone and the execution by a calculator of an inter-correlation processing between said signals of the value of the time shifts of the signals supplied by the four microphones.
Advantageously, the microphones arranged in pairs on two perpendicular axes are spaced apart by a distance of between 120 and 180 mm, and are arranged symmetrically with respect to the pointing axis.
Preferably, said microphones arranged in pairs on two perpendicular axes are spaced apart by a distance of between 100 and 500 mm, and are arranged symmetrically with respect to the pointing axis.
Preferably, the XOX' axis is offset along the pointing axis relative to the YOY' axis.
Preferably, said goniometers are offset vertically by a distance of between 50 and 200 cm.
According to a particular embodiment, said shell surrounding the four microphones of a goniometer is constituted by a frame covered with an acoustically transparent metal grid.
According to one variant, the system further comprises at least one thermometer to measure the air temperature and provide said computer with information to compensate for the speed of sound propagation.
Preferably, said cross-correlation processing is applied to each pair of microphones of an acoustic goniometer to determine the azimuth and elevation angles relative to the pointing direction.
According to another variant, the results of said inter-correlation processing are rejected in the case where the results obtained from a part of the pairs of microphones differ by a value exceeding a threshold value.
Advantageously, the angular orientation is calculated based on the average of the results obtained from the pairs of microphones.
According to a particular embodiment, the location of the sound source is determined as a function of an average value for the azimuth angle and by triangulation from the two elevation angles provided by the goniometers.
Detailed description of a non-limiting example of production
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par le dessin annexé où :
La
Les deux goniomètres (100, 200) sont écartés d’environ cent centimètres. Ils comprennent chacun un ensemble de quatre microphones respectivement (110, 120, 130, 140) et (210, 220, 230, 240) regroupés en paires.The two goniometers (100, 200) are spaced approximately one hundred centimeters apart. They each include a set of four microphones respectively (110, 120, 130, 140) and (210, 220, 230, 240) grouped in pairs.
Pour le goniomètre acoustique supérieur (100), la première paire de microphones (110, 120) est alignée sur un axe X1O1X1’ sensiblement horizontal, les microphones étant disposés symétriquement par rapport au plan transversal du système, et la deuxième paire (130, 140) est alignée sur un axe Y1O1Y1’ perpendiculaire à l’axe X1O1X1’ et à la direction de pointage, les microphones étant disposés symétriquement par rapport à l’axe X1O1X1’. Les quatre microphones ne sont pas nécessairement disposés dans le même plan. L’axe X1O1X1’ est dans l’exemple décrit, décalé en profondeur (c’est-à-dire selon l’axe de pointage) par rapport à l’axe Y1O1Y1’.For the upper acoustic goniometer (100), the first pair of microphones (110, 120) is aligned on a substantially horizontal axis X 1 O 1 pair (130, 140) is aligned on an axis Y 1 O 1 Y 1 ' perpendicular to the axis X 1 O 1 X 1 ' and to the pointing direction, the microphones being arranged symmetrically with respect to the axis X 1 O 1 X 1 '. The four microphones are not necessarily arranged in the same plane. The axis X 1 O 1
De même, pour le goniomètre acoustique supérieur (200), la première paire de microphones (210, 220) est alignée sur un axe X2O2X2’ sensiblement horizontal, les microphones étant disposés symétriquement par rapport au plan transversal du système, et la deuxième paire (230, 240) est alignée sur un axe Y2O2Y2’ perpendiculaire à l’axe X2O2X2’ et à la direction de pointage, les microphones étant disposés symétriquement par rapport à l’axe X2O2X2’. Les quatre microphones ne sont pas nécessairement disposés dans le même plan. L’axe X2O2X2’ est dans l’exemple décrit décalé en profondeur (c’est-à-dire selon l’axe de pointage) par rapport à l’axe Y2O2Y2’.Likewise, for the upper acoustic goniometer (200), the first pair of microphones (210, 220 ) is aligned on a substantially horizontal axis X 2 O 2 and the second pair (230, 240) is aligned on an axis Y 2 O 2 Y 2 ' perpendicular to the axis X 2 O 2 X 2 ' and to the pointing direction, the microphones being arranged symmetrically with respect to the axis X 2 O 2 X 2 '. The four microphones are not necessarily arranged in the same plane. The axis X 2 O 2
Dans l’exemple décrit, chaque goniomètre acoustique (100, 200) se compose de 4 microphones (110, 120, 130, 140) et (210, 220, 230, 240) positionnés aux sommets d’un tétraèdre de 15cm de côté. La forme du goniomètre (100, 200) est déterminée pour réduire au maximum la présence de matière à l’intérieur du volume du tétraèdre afin de réduire au minimum les interférences acoustiques (réflexion, diffraction) pouvant nuire à la mesure ou la localisation.In the example described, each acoustic goniometer (100, 200) consists of 4 microphones (110, 120, 130, 140) and (210, 220, 230, 240) positioned at the vertices of a tetrahedron with a side of 15cm. The shape of the goniometer (100, 200) is determined to minimize the presence of material inside the volume of the tetrahedron in order to minimize acoustic interference (reflection, diffraction) which could harm measurement or localization.
Les quatre microphones (110, 120, 130, 140) et (210, 220, 230, 240) sont positionnés selon des axes parallèles, pointés en direction de la route, selon un axe de 35° par rapport à l’horizontale. Ils sont dotés d’une bonnette de protection (111, 121, 131, 141) et (211, 221, 231, 241) en mousse, par exemple de 60mm de diamètre pour la protection vent et pluie.The four microphones (110, 120, 130, 140) and (210, 220, 230, 240) are positioned along parallel axes, pointed towards the road, along an axis of 35° from the horizontal. They are equipped with a protective windscreen (111, 121, 131, 141) and (211, 221, 231, 241) made of foam, for example 60mm in diameter for wind and rain protection.
L’ensemble du goniomètre (100, 200) est placé dans une cage de protection anti vandalisme (105, 205). Cette cage (105, 205) est fabriquée en un matériau transparent du point de vue acoustique.The entire goniometer (100, 200) is placed in an anti-vandalism protective cage (105, 205). This cage (105, 205) is made of an acoustically transparent material.
Une alternative consiste à remplacer les quatre bonnettes (111, 121, 131, 141) et (211, 221, 231, 241) par un bloc de mousse unique occupant la totalité du volume de la cage (105, 205). L’avantage est d’augmenter légèrement l’insensibilité au vent et à la pluie, au détriment du caractère isotrope que présente une bonnette sphérique.An alternative consists of replacing the four windshields (111, 121, 131, 141) and (211, 221, 231, 241) with a single foam block occupying the entire volume of the cage (105, 205). The advantage is to slightly increase insensitivity to wind and rain, to the detriment of the isotropic character presented by a spherical windshield.
L’ensemble des mesures et des calculs de localisation est effectué sur une carte électronique embarquée dans le goniomètre (100, 200). Le code de calcul est embarqué dans une mémoire non volatile installée sur un microcontrôleur. Les résultats sont envoyés à l’unité centrale sous formes de trames UDP.All measurements and location calculations are carried out on an electronic card embedded in the goniometer (100, 200). The calculation code is embedded in a non-volatile memory installed on a microcontroller. The results are sent to the central processing unit in the form of UDP frames.
Les microphones (110, 120, 130, 140) et (210, 220, 230, 240) sont par exemple de type MEMS analogiques. Ils disposent en interne de leur propre préamplificateur à sortie différentielle, raccordé à un convertisseur analogique numérique (ADC) 24 bits 4 canaux via des condensateurs de filtrage de la composante continue. Ils disposent en interne d’un capteur de température et d’humidité ainsi que d’une résistance de chauffe permettant de garantir que la température du microphone reste au-dessus d’une valeur minimale (ex : 10°C).The microphones (110, 120, 130, 140) and (210, 220, 230, 240) are for example of the analog MEMS type. They internally have their own differential output preamplifier, connected to a 24-bit 4-channel analog-to-digital converter (ADC) via DC filter capacitors. They have an internal temperature and humidity sensor as well as a heating resistor to ensure that the temperature of the microphone remains above a minimum value (e.g. 10°C).
Ils présentent un niveau de bruit de fond de 20 dBA et un niveau de saturation acoustique de 123 dB. Sur le spectre de réponse en fréquence, les points à -3dB se situent à 20 Hz et au-delà de 20 kHz.They have a background noise level of 20 dBA and an acoustic saturation level of 123 dB. On the frequency response spectrum, the -3dB points are at 20 Hz and beyond 20 kHz.
Les microphones sont au format ½ pouce classique, permettant d’utiliser les calibreurs et contrôleurs multifréquences du marché et disposent de leur propre mémoire interne de type eeprom dans laquelle peuvent être inscrites et suivies les informations de calibrage (numéro de série du microphone, date de mise en service, sensibilité en mV/Pa, corrections éventuelles en fréquence, carnet métrologique dématérialisé, …).The microphones are in the classic ½ inch format, allowing the use of calibrators and multi-frequency controllers on the market and have their own internal eeprom type memory in which the calibration information can be written and followed (microphone serial number, date of commissioning, sensitivity in mV/Pa, possible frequency corrections, dematerialized metrological notebook, etc.).
Le convertisseur analogique/numérique fait également l’objet d’un étalonnage permettant de garantir le caractère métrologique de la conversion analogique numérique. Une eeprom sert également à conserver en mémoire les paramètres d’étalonnage pour chacun des 4 canaux de mesure.The analog/digital converter is also subject to calibration to guarantee the metrological nature of the analog-to-digital conversion. An eeprom is also used to store the calibration parameters for each of the 4 measurement channels.
La connexion d’un microphone sur le goniomètre se fait au moyen d’une connectique encliquetable. Les microphones (110, 120, 130, 140) et (210, 220, 230, 240) sont donc remplaçables sur le terrain et peuvent être utilisés tels quels sans calibrage additionnel, même s’il est tout à fait possible d’imposer dans les modes opératoires de procéder à une vérification ou à un calibrage sur le terrain.Connecting a microphone to the goniometer is done using a snap-on connector. The microphones (110, 120, 130, 140) and (210, 220, 230, 240) are therefore replaceable in the field and can be used as is without additional calibration, even if it is entirely possible to impose in the operating procedures for carrying out a verification or calibration in the field.
Pour les phases d’étalonnage initial ou de vérification en laboratoire, il est possible d’injecter un signal différentiel en lieu et place de chaque microphone, en prenant la précaution de relier la masse du goniomètre à la masse des appareils de contrôle. Par ailleurs, il est tout à fait envisageable d’injecter des signaux simulés sur les 4 canaux du goniomètre au moyen d’une carte de type DAC 4 canaux synchrones afin de qualifier le fonctionnement complet du goniomètre (mesure et localisation) à l’aide de signaux étalons.For the initial calibration or laboratory verification phases, it is possible to inject a differential signal in place of each microphone, taking the precaution of connecting the ground of the goniometer to the ground of the control devices. Furthermore, it is entirely possible to inject simulated signals onto the 4 channels of the goniometer using a 4-channel synchronous DAC type card in order to qualify the complete operation of the goniometer (measurement and location) using of standard signals.
Optionnellement, des émetteurs acoustiques sont disposés à l’intérieur de la cage (105, 205) des goniomètres (100, 200). Ce dispositif acoustique émetteur a pour but de réaliser des autotests périodiques permettant de valider le fonctionnement de la fonction de localisation (avec un bruit rose) et l’absence de dérive de la mesure (bruit rose et/ou sinus).
Principe de localisation de la source acoustique dominante Optionally, acoustic transmitters are arranged inside the cage (105, 205) of the goniometers (100, 200). The purpose of this acoustic transmitter device is to carry out periodic self-tests to validate the operation of the localization function (with pink noise) and the absence of measurement drift (pink noise and/or sine).
Principle of location of there source acoustic dominant
Chacun des goniomètres acoustiques (100, 200) permet de déterminer la direction de provenance d’un bruit dominant, sous la forme de deux angles : l’azimut (angle dans le plan horizontal) et l’élévation (angle dans le plan vertical par rapport à l’axe de pointage). La combinaison des informations angulaires permet de déterminer la position absolue de la source sonore détectée.
La technique utilisée consiste à déterminer par inter-corrélation entre les signaux la valeur des décalages temporels observés par les quatre microphones de chacun des goniomètres acoustiques (100, 200), puis à trouver à quelle direction de provenance cela correspond.Each of the acoustic goniometers (100, 200) makes it possible to determine the direction of origin of a dominant noise, in the form of two angles: the azimuth (angle in the horizontal plane) and the elevation (angle in the vertical plane by relative to the pointing axis). The combination of angular information makes it possible to determine the absolute position of the detected sound source.
The technique used consists of determining by cross-correlation between the signals the value of the time shifts observed by the four microphones of each of the acoustic goniometers (100, 200), then finding which direction of origin this corresponds to.
Le décalage temporel mesuré est le résultat de la propagation du son entre deux microphones (110, 120, 130, 140) écartés d’une distance fixe (15cm), il est nécessaire d’avoir une indication de la température extérieure afin de pouvoir compenser la variation de la vitesse du son en fonction de la température. Une précision de l’ordre de 2 ou 3°C sur la mesure de température est suffisante. Trois capteurs de mesure de température sont installés sur le mât (1) afin de rendre plus robuste la détermination de la température extérieure.The measured time shift is the result of the propagation of sound between two microphones (110, 120, 130, 140) separated by a fixed distance (15cm), it is necessary to have an indication of the external temperature in order to be able to compensate the variation of the speed of sound as a function of temperature. An accuracy of around 2 or 3°C in temperature measurement is sufficient. Three temperature measurement sensors are installed on the mast (1) in order to make the determination of the outside temperature more robust.
Toutefois, pour améliorer la précision, une variante consiste à équiper le dispositif d’un hygromètre, pour prendre en compte le degré d’humidité de l’air en sus de sa température.However, to improve accuracy, a variant consists of equipping the device with a hygrometer, to take into account the degree of humidity of the air in addition to its temperature.
L’opération de traitement des décalages temporels pour déterminer les angles d’azimut et d’élévation tire profit de la redondance des équations à résoudre (6 décalages temporels correspondant à 6 couples de microphones, donc 6 équations pour 2 inconnues, les angles d’azimut et d’élévation).
Ces traitements permettent de déterminer un indicateur de focalisation sur lequel on applique un seuil pour déterminer si le calcul (azimut, élévation) obtenu est fiable.The operation of processing time shifts to determine the azimuth and elevation angles takes advantage of the redundancy of the equations to be solved (6 time shifts corresponding to 6 pairs of microphones, therefore 6 equations for 2 unknowns, the angles of azimuth and elevation).
These treatments make it possible to determine a focusing indicator to which a threshold is applied to determine whether the calculation (azimuth, elevation) obtained is reliable.
Le signal est considéré comme fiable lorsque l’ensemble des signaux des quatre microphones d’un goniomètre acoustique (100, 200) est cohérent et focalise sur une direction unique. Cette situation peut ne pas se produire ponctuellement lorsque deux sources se trouvant dans des directions différentes sont en compétition, ou plus fréquemment lorsqu’une source ne présente pas un caractère suffisamment ponctuel car elle « rayonne » de manière diffuse. Dans le cas où le test de cet indicateur est négatif, et un traitement élimine le point de mesure.The signal is considered reliable when all of the signals from the four microphones of an acoustic goniometer (100, 200) are coherent and focus on a single direction. This situation may not occur punctually when two sources located in different directions compete, or more frequently when a source does not have a sufficiently punctual character because it “radiates” in a diffuse manner. In the event that the test for this indicator is negative, and treatment eliminates the measurement point.
Cette caractéristique de fonctionnement est importante puisqu’il est possible d’éliminer certaines localisations ne présentant pas de garanties suffisantes de focalisation, ce qui est particulièrement intéressant en métrologie légale.This operating characteristic is important since it is possible to eliminate certain locations that do not provide sufficient guarantees of focusing, which is particularly interesting in legal metrology.
Un seul système ne permet pas de déterminer correctement la distance à la source. Pour que cela soit possible, il faudrait éloigner de manière déraisonnable les microphones les uns des autres.
Pour cette raison, l’invention propose de combiner deux goniomètres (100, 200) de taille limitée (15cm), installés verticalement à 1 mètre l’un de l’autre, et d’effectuer un traitement par triangulation pour déterminer l’endroit où se situe la source.
Dans ce procédé, les angles d’azimut obtenus par les deux goniomètres (100, 200) sont comparés. S’ils sont trop éloignés l’un de l’autre, on considère que les goniomètres (100, 200) ont focalisé sur des sources différentes et le point de mesure est éliminé. S’ils sont suffisamment proches, la localisation est déterminée en fonction d’une valeur moyenne pour l’angle d’azimut et par une triangulation à partir des deux angles d’élévation pour déterminer le point source.
Il est alors possible de calculer la distance à la source pour chaque micro, puis de recaler les niveaux sonores mesurés à une distance de référence Dref(7,6 mètres, valeur proposée car couramment utilisée dans les tests sur piste). C’est donc sur la base de ces niveaux recalés à une distance standard que s’effectue une constatation de dépassement de niveau.
La formule que nous utilisons pour le recalage est une compensation purement géométrique en 10 log10 (d/dref) en considérant que les distances à la source restent faibles (<30 m) et que l’on peut donc négliger les variations de l’absorption atmosphérique en fonction de la fréquence.
Evaluation des incertitudes liées à la technique de localisation A single system cannot correctly determine the distance to the source. For this to be possible, the microphones would have to be placed unreasonably far apart from each other.
For this reason, the invention proposes to combine two goniometers (100, 200) of limited size (15cm), installed vertically 1 meter apart, and to carry out processing by triangulation to determine the location where the source is located.
In this method, the azimuth angles obtained by the two goniometers (100, 200) are compared. If they are too far from each other, it is considered that the goniometers (100, 200) have focused on different sources and the measurement point is eliminated. If they are close enough, the location is determined based on an average value for the azimuth angle and by triangulating from the two elevation angles to determine the source point.
It is then possible to calculate the distance to the source for each microphone, then to reset the sound levels measured to a reference distance D ref (7.6 meters, value proposed because commonly used in track tests). It is therefore on the basis of these levels adjusted to a standard distance that a level exceedance is determined.
The formula that we use for the registration is a purely geometric compensation in 10 log10 (d/d ref ) considering that the distances from the source remain small (<30 m) and that we can therefore neglect the variations of the atmospheric absorption as a function of frequency.
Assessment of uncertainties linked to the localization technique
En procédant par croisement de deux directions, la distance à la source obtenue par calcul est forcément différente de la distance réelle. Elle peut être soit plus petite, engendrant une erreur qui pourrait être au bénéfice du contrevenant, mais également plus grande, engendrant une erreur qui pourrait être défavorable au contrevenant, ce qui est inacceptable dans un tel système.
Mesures de niveau sonore – avertissement concernant la pondération temporelle By proceeding by crossing two directions, the distance to the source obtained by calculation is necessarily different from the actual distance. It can be either smaller, generating an error which could be to the benefit of the offender, but also larger, generating an error which could be unfavorable to the offender, which is unacceptable in such a system.
Sound level measurements – warning about time weighting
Chaque goniomètre (100, 200) produit pour chacun des quatre microphones (110, 120, 130, 140) et (210, 220, 230, 240) un niveau sonore global équivalent pondéré A et C à la périodicité souhaitée.Each goniometer (100, 200) produces for each of the four microphones (110, 120, 130, 140) and (210, 220, 230, 240) an equivalent overall sound level weighted A and C at the desired periodicity.
Pour évaluer la position de la source sonore dominante et le niveau émis par celle-ci, le système découpe le signal acoustique en intervalles de temps par exemple entre un dixième de seconde et un cinquantième de seconde.To evaluate the position of the dominant sound source and the level emitted by it, the system divides the acoustic signal into time intervals, for example between a tenth of a second and a fiftieth of a second.
Sur un intervalle de temps donné, on calcule un niveau sonore Leq dans une direction donnée. Cependant, pour le même intervalle de temps, le calcul du LFmax peut se trouver fortement impacté par un bruit fort émis par une autre source quelques intervalles de temps auparavant, comme par exemple une détonation en sortie de pot d’échappement, un coup de klaxon, ou la présence d’un marteau-piqueur, ...
Une forte valeur de LFmax sur un intervalle de temps va continuer à impacter majoritairement le niveau pendant un certain nombre d’intervalles de temps consécutifs, selon une décroissance d’environ 3,5 dB par dixième de seconde. Durant les intervalles de temps suivants, il est tout à fait possible que l’on focalise sur une autre source que celle initialement responsable du niveau mesuré.
Il est de ce fait impossible d’affirmer que le niveau Fast mesuré pendant un intervalle de temps est uniquement imputable à la source considérée comme dominante pendant cet intervalle de temps.Over a given time interval, a sound level Leq is calculated in a given direction. However, for the same time interval, the calculation of the LFmax may be strongly impacted by a loud noise emitted by another source a few time intervals previously, such as for example a detonation at the exhaust outlet, a horn blast. , or the presence of a jackhammer, ...
A high value of LFmax over a time interval will continue to mainly impact the level for a certain number of consecutive time intervals, at a decrease of approximately 3.5 dB per tenth of a second. During the following time intervals, it is entirely possible that we focus on a source other than the one initially responsible for the measured level.
It is therefore impossible to assert that the Fast level measured during a time interval is solely attributable to the source considered dominant during this time interval.
Il est donc préférable que le niveau retenu soit obtenu à partir de la liste des niveaux équivalents qu’il est possible d’affecter avec certitude à une même source, la liste devant elle-même représenter une certaine durée minimale afin de garantir que l’on a pu observer une même source pendant un temps estimé comme suffisant (par exemple : 0,5 sec).It is therefore preferable that the level retained is obtained from the list of equivalent levels which can be assigned with certainty to the same source, the list itself having to represent a certain minimum duration in order to guarantee that the we were able to observe the same source for a time considered sufficient (for example: 0.5 sec).
Le système selon l’invention fournit un ensemble de mesures qu’il faut relier au bon véhicule. Pour qu’une infraction puisse être constatée, il est préférable que la mesure soit effectuée sur toute une zone en amont et en aval du dispositif, et non pas seulement au droit du poteau, car il serait sans doute trop facile de couper puis de remettre les gaz une fois la position du radar connue. Pour cette raison, la direction de la source acoustique dominante est mise en relation avec le bon véhicule en procédant à une analyse vidéo de la scène sur l’ensemble du passage du véhicule.
En cas d’infraction potentielle (c’est-à-dire dans le cas où une source située dans la zone de détection émet un niveau supérieur à la limite définie, ce niveau étant entendu comme redressé à la distance de référence, et réduit des incertitudes de mesure et de méthode), les images vidéo sont analysées en suivant plusieurs phases :
1-Utilisation d’un algorithme de « boîtage » image par image permettant de détecter chaque véhicule, de l’encadrer par un rectangle, et de le classer par famille (VL, PL, 2R, a minima)
2-Elimination des points de mesure ne pouvant être reliés avec certitude à un unique véhicule
3-Reconstitution de la trajectoire des véhicules présents dans la scène (chaînage des boîtes) et vérification des critères de verbalisation (dépassement de niveau pendant un temps suffisant sur la trajectoire du même véhicule)
4-Mise en correspondance de la trajectoire du véhicule en infraction avec les données LAPI afin de retrouver l’identification du véhicule.The system according to the invention provides a set of measurements that must be linked to the correct vehicle. So that an infringement can be noted, it is preferable that the measurement be carried out over an entire area upstream and downstream of the device, and not only at the right of the pole, because it would undoubtedly be too easy to cut and then put back throttle once the radar position is known. For this reason, the direction of the dominant acoustic source is linked to the correct vehicle by carrying out a video analysis of the scene over the entire passage of the vehicle.
In the event of a potential violation (i.e. in the case where a source located in the detection zone emits a level higher than the defined limit, this level being understood as rectified to the reference distance, and reduces measurement and method uncertainties), the video images are analyzed following several phases:
1-Use of an image-by-image “boxing” algorithm to detect each vehicle, frame it by a rectangle, and classify it by family (VL, PL, 2R, at least)
2-Elimination of measurement points that cannot be linked with certainty to a single vehicle
3-Reconstruction of the trajectory of the vehicles present in the scene (chaining of boxes) and verification of the verbalization criteria (exceeding level for a sufficient time on the trajectory of the same vehicle)
4-Matching the trajectory of the vehicle in violation with the LAPI data in order to find the identification of the vehicle.
Lors de la phase 2, le critère d’affectation d’un point de mesure à un véhicule est le fait que le point matérialisant la direction acoustique se trouve à l’intérieur du rectangle matérialisant le véhicule. Lorsqu’un point ne se trouve dans aucun rectangle, la mesure est éliminée. Lorsqu’un point se trouve dans plus d’un rectangle, cela signifie qu’il peut être potentiellement rattaché à plus d’un véhicule. Il est donc également éliminé. Des critères complémentaires pourront être ajoutés au cours des tests en situation réelle afin d’assurer que l’on puisse affecter avec certitude un point de mesure à un véhicule.During phase 2, the criterion for assigning a measurement point to a vehicle is the fact that the point materializing the acoustic direction is inside the rectangle materializing the vehicle. When a point is not found in any rectangle, the measurement is eliminated. When a point is in more than one rectangle, this means that it can potentially be attached to more than one vehicle. It is therefore also eliminated. Additional criteria may be added during tests in real situations to ensure that a measurement point can be assigned with certainty to a vehicle.
Lors de la phase 4, le sous-système LAPI (dont le fonctionnement est autonome et permanent) sera requêté en fournissant un intervalle de temps déterminé à partir du mouvement du véhicule dans la scène 180° captée par la caméra fish-eye, qui couvre la zone de détection LAPI.During phase 4, the LAPI subsystem (which operates autonomously and permanently) will be requested by providing a time interval determined from the movement of the vehicle in the 180° scene captured by the fish-eye camera, which covers the ANPR detection zone.
Pour une application concernant la verbalisation des auteurs de nuisances sonores, les informations calculées par le système susvisées sont transmises comme métadonnées dans le cadre du message d’infraction, en respectant les contraintes de chiffrement requises.For an application concerning the fines of the perpetrators of noise pollution, the information calculated by the above-mentioned system is transmitted as metadata as part of the offense message, respecting the required encryption constraints.
Concernant les photos, le système peut fournir plusieurs photos dans le message d’infraction:
- Une photo à 180° du moment où le niveau sonore attribuable au véhicule est maximal. Cette photo permettra de contrôler la totalité de la scène et de s’assurer qu’il y a bien un seul véhicule dans la direction acoustique identifiée, et pas d’autre véhicule à proximité immédiate.
- Une seconde photo à 180° du moment où la plaque a été lue par le dispositif LAPI, jouant le rôle habituel d’image de contexte.
- Une troisième photo de détail, issue du dispositif LAPI permettant de contrôler le cas échéant la plaque lue. Cette photo pourra éventuellement être incrustée dans la seconde photo si l’autorité impose deux images au maximum.
- A 180° photo of the moment when the noise level attributable to the vehicle is at its maximum. This photo will allow you to monitor the entire scene and ensure that there is only one vehicle in the identified acoustic direction, and no other vehicle in the immediate vicinity.
- A second 180° photo of the moment the plate was read by the LAPI device, playing the usual role of a context image.
- A third detail photo, from the LAPI device allowing you to check the plate read if necessary. This photo may possibly be embedded in the second photo if the authority imposes a maximum of two images.
Un cadre de couleur identique sera placé sur les deux photos à 180° pour matérialiser le fait que la trajectoire du véhicule a été détectée et qu’il a été possible de relier la position du véhicule dans les deux images à 180°.
Mise en correspondance angulaire de la caméra et des goniomètres acoustiques An identical colored frame will be placed on the two 180° photos to materialize the fact that the trajectory of the vehicle was detected and that it was possible to connect the position of the vehicle in the two 180° images.
Setting in angular matching of the camera and goniometers acoustic
Le bon fonctionnement du système repose sur la possibilité de mettre en correspondance de manière précise les angles d’azimut et d’élévation calculés de manière acoustique avec les images de la caméra (300) grand-angle de type fish-eye.The proper functioning of the system relies on the ability to precisely match the acoustically calculated azimuth and elevation angles with the images from the wide-angle fish-eye type camera (300).
Concernant la détermination acoustique des angles, on peut calculer par simulation numérique la précision angulaire obtenue lors du fonctionnement du système (celle-ci est inférieure à 1,14° à 102,4 kHz et 0,72° à 204,8 kHz). Par construction, la position des quatre microphones dans l’espace est garantie avec une précision largement suffisante, et l’incertitude ne dépend en réalité que de deux facteurs :
- l’estimation de la vitesse du son (qui sera compensée en température et en humidité) et
- la fréquence d’échantillonnage des signaux acoustiques. C’est ce dernier facteur qui conditionne majoritairement la précision angulaire, pour une distance inter microphone donnée (15cm).
- the estimation of the speed of sound (which will be compensated for temperature and humidity) and
- the sampling frequency of the acoustic signals. It is this last factor which mainly conditions the angular precision, for a given inter-microphone distance (15cm).
Evidemment, doubler la dimension du tétraèdre a le même effet que de doubler la fréquence d’échantillonnage.Obviously, doubling the size of the tetrahedron has the same effect as doubling the sampling frequency.
Concernant la projection des angles dans l’image, celle-ci repose sur le fait que la caméra fish-eye (300) fournit une image à 180° selon une projection dite «équirectangulaire ». Ce type de projection est équivalent à la notion de planisphère, et permet de mettre directement en correspondance une direction (azimut x élévation) et un point dans l’image.Concerning the projection of angles in the image, this is based on the fact that the fish-eye camera (300) provides a 180° image in a so-called “equirectangular” projection. This type of projection is equivalent to the concept of planisphere, and allows a direct correspondence between a direction (azimuth x elevation) and a point in the image.
Le dernier point concerne le positionnement relatif des deux goniomètres acoustiques (100, 200) et de la caméra fish-eye (300), qui doit bien évidemment être garanti mécaniquement, aussi bien en ce qui concerne la position que l’orientation de chacun des éléments. Ce point ne présente pas non plus de difficulté à partir du moment où tous les éléments se montent sur une platine commune.
Constatation d’un véhicule au sein d’une scène complexe The last point concerns the relative positioning of the two acoustic goniometers (100, 200) and the fish-eye camera (300), which must obviously be guaranteed mechanically, both with regard to the position and the orientation of each of the elements. This point does not present any difficulty either as long as all the elements are mounted on a common plate.
Ascertainment of a vehicle within of a scene complex
S’il est facile de réaliser une constatation lorsqu’un seul véhicule est présent dans la scène, cela devient plus compliqué lorsque plusieurs véhicules se croisent, se suivent de manière rapprochée ou roulent l’un à côté de l’autre.While it is easy to make an observation when only one vehicle is present in the scene, it becomes more complicated when several vehicles pass each other, follow each other closely or drive next to each other.
Dans ce type de situation, il est impossible de se passer de l’analyse vidéo pour écarter les cas de confusion possible. L’analyse des trajectoires et la mise en correspondance des directions acoustiques avec la position de l’ensemble des véhicules est indispensable pour ne retenir au final que les points de mesure non litigieux.In this type of situation, it is impossible to do without video analysis to rule out cases of possible confusion. The analysis of the trajectories and the matching of the acoustic directions with the position of all the vehicles is essential to ultimately retain only the non-disputed measurement points.
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1108994A2 (en) | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for concurrently estimating respective directions of a plurality of sound sources and for monitoring individual sound levels of respective moving sound sources |
| EP1273927A1 (en) | 2001-07-04 | 2003-01-08 | Soundscience Wm Pty Ltd. | Environmental noise monitoring |
| EP1331490A1 (en) | 2000-10-02 | 2003-07-30 | Chubu Electric Power Co., Inc. | Sound source probing system |
| WO2005013643A1 (en) | 2003-07-31 | 2005-02-10 | Trinnov Audio | System and method for determining a representation of an acoustic field |
| EP1811346A1 (en) | 2006-01-18 | 2007-07-25 | Microdb | Device for the localization and the measurement of the intensity of acoustic sources |
| WO2013150349A1 (en) | 2012-04-03 | 2013-10-10 | Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem | A method and system for source selective real-time monitoring and mapping of environmental noise |
| WO2015055244A1 (en) | 2013-10-16 | 2015-04-23 | Statoil Petroleum As | Noise surveillance system |
| US20170139031A1 (en) * | 2013-03-14 | 2017-05-18 | The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology | Passive acoustic detection, tracking and classification system and method |
| US10261163B1 (en) * | 2017-04-13 | 2019-04-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Low frequency sound sensor array for positioning and methods of using same |
| FR3072533A1 (en) | 2017-10-17 | 2019-04-19 | Observatoire Regional Du Bruit En Idf | IMAGINING SYSTEM OF ENVIRONMENTAL ACOUSTIC SOURCES |
| FR3077886A1 (en) | 2018-02-13 | 2019-08-16 | Observatoire Regional Du Bruit En Idf | SYSTEM FOR REPORTING EXCEEDING A SOUND INTENSITY THRESHOLD |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2531161A (en) * | 2014-10-06 | 2016-04-13 | Reece Innovation Centre Ltd | An acoustic detection system |
-
2021
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-
2022
- 2022-12-22 WO PCT/EP2022/087652 patent/WO2023126328A1/en unknown
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1108994A2 (en) | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for concurrently estimating respective directions of a plurality of sound sources and for monitoring individual sound levels of respective moving sound sources |
| EP1331490A1 (en) | 2000-10-02 | 2003-07-30 | Chubu Electric Power Co., Inc. | Sound source probing system |
| EP1273927A1 (en) | 2001-07-04 | 2003-01-08 | Soundscience Wm Pty Ltd. | Environmental noise monitoring |
| WO2005013643A1 (en) | 2003-07-31 | 2005-02-10 | Trinnov Audio | System and method for determining a representation of an acoustic field |
| EP1811346A1 (en) | 2006-01-18 | 2007-07-25 | Microdb | Device for the localization and the measurement of the intensity of acoustic sources |
| WO2013150349A1 (en) | 2012-04-03 | 2013-10-10 | Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem | A method and system for source selective real-time monitoring and mapping of environmental noise |
| US20170139031A1 (en) * | 2013-03-14 | 2017-05-18 | The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology | Passive acoustic detection, tracking and classification system and method |
| WO2015055244A1 (en) | 2013-10-16 | 2015-04-23 | Statoil Petroleum As | Noise surveillance system |
| US10261163B1 (en) * | 2017-04-13 | 2019-04-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Low frequency sound sensor array for positioning and methods of using same |
| FR3072533A1 (en) | 2017-10-17 | 2019-04-19 | Observatoire Regional Du Bruit En Idf | IMAGINING SYSTEM OF ENVIRONMENTAL ACOUSTIC SOURCES |
| FR3077886A1 (en) | 2018-02-13 | 2019-08-16 | Observatoire Regional Du Bruit En Idf | SYSTEM FOR REPORTING EXCEEDING A SOUND INTENSITY THRESHOLD |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ALEXANDER SEDUNOV ET AL: "Passive acoustic system for tracking low-flying aircraft", IET RADAR SONAR NAVIGATION, THE INSTITUTION OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY, UK, vol. 10, no. 9, 1 December 2016 (2016-12-01), pages 1561 - 1568, XP006110323, ISSN: 1751-8784, DOI: 10.1049/IET-RSN.2016.0159 * |
| NGUYEN QUANG ET AL: "Selection of the Closest Sound Source for Robot Auditory Attention in Multi-source Scenarios", JOURNAL OF INTELLIGENT, SPRINGER NETHERLANDS, DORDRECHT, vol. 83, no. 2, 25 November 2015 (2015-11-25), pages 239 - 251, XP035997305, ISSN: 0921-0296, [retrieved on 20151125], DOI: 10.1007/S10846-015-0313-0 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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