FR3137974A1 - Detection of mobile devices flying at low altitude and low speed. - Google Patents

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Abstract

Système électronique qui analyse et détermine les interférences crées par les interactions dans le milieu ambiant (air) par une source électromagnétique mère avec une source acoustique intruse et parasite permettant de localiser les Objets Volants à Faible Altitude et Faible Vitesse.Electronic system which analyzes and determines the interferences created by the interactions in the ambient environment (air) by a parent electromagnetic source with an intruding and parasitic acoustic source making it possible to locate Low Altitude and Low Speed Flying Objects.

Description

Détection des Objets Volants à faible Vitesse et faible AltitudeDetection of Flying Objects at Low Speed and Low Altitude

I - PréambuleI - Preamble

Le développement et utilisation des Objets Volants à basse altitude et à faible vitesse, difficiles à détecter par les radars montrent leur importance tant sur l’utilisation sur le plan commercial, sur le plan de la protection des installations industrielles (centrales nucléaires), sur le plan de la stratégie militaire et donc nécessite de mettre en place des moyens de détection et donc de la prévention associée.The development and use of Flying Objects at low altitude and low speed, difficult to detect by radars, show their importance both in terms of commercial use, in terms of the protection of industrial installations (nuclear power plants), and in terms of plan of military strategy and therefore requires putting in place means of detection and therefore associated prevention.

RésuméSummary

Ce brevet est basé sur le principe d’interférence : onde électromagnétique / onde acoustique et il n’y a pas d’autres alternatives ; en effet l’interférence de 2 ondes électromagnétiques est théoriquement et pratiquement impossible, la seule façon d’atténuer ses effets est l’utilisation de filtres pour éliminer le parasitage mais il ne permet pas de garantir la qualité intrinsèque de l’onde émise en particulier dans le cas de la transmission de données sensibles à des appareils télécommandés qui doivent réagir de façon précise et exacte à ces données.This patent is based on the principle of interference: electromagnetic wave / acoustic wave and there are no other alternatives; in fact the interference of 2 electromagnetic waves is theoretically and practically impossible, the only way to attenuate its effects is the use of filters to eliminate interference but it does not guarantee the intrinsic quality of the emitted wave in particular in the case of the transmission of sensitive data to remotely controlled devices which must react precisely and accurately to this data.

II -II - Principe de la méthodePrinciple of the method

Développer un système électronique qui analyse et détermine les interférences crées par l’interaction dans le milieu ambiant (air) d’une source électromagnétique mère avec une source acoustique intruse et parasite.Develop an electronic system which analyzes and determines the interferences created by the interaction in the ambient environment (air) of a parent electromagnetic source with an intruding and parasitic acoustic source.

La mesure et l’analyse des interférences créées par l’interaction entre la source mère EOM et l’onde acoustique générée par l’objet volant ou fixe permettent d’identifier la source acoustique intruse et parasite en continu et sa position, vitesse, fréquence, longueur d’onde, amplitude.The measurement and analysis of the interference created by the interaction between the EOM mother source and the acoustic wave generated by the flying or fixed object makes it possible to identify the intruding and parasitic acoustic source continuously and its position, speed, frequency , wavelength, amplitude.

Les applications sont nombreuses : protection des sites industriels (centrales nucléaires et installations critiques), régulation et surveillance des drones civils, stratégie militaire…).There are numerous applications: protection of industrial sites (nuclear power plants and critical installations), regulation and monitoring of civil drones, military strategy, etc.).

Fig. 1Fig. 1

montre une onde acoustique qui se propage suivant et une OEM qui se propage selon la direction . shows an acoustic wave which propagates following and an OEM which spreads according to the direction .

Fig. 2aFig. 2a

montre une antenne 1 émettrice de OEM (mère). shows an OEM (mother) transmitter antenna 1.

Fig. 2bFig. 2b

montre une antenne 2 réceptrice de OEM (mère). shows a 2 receiver antenna from OEM (mother).

Fig. 3Fig. 3

montre une antenne réceptrice et une onde acoustique intruse. shows a receiving antenna and an intruding acoustic wave.

III -III - Description de la MéthodologieDescription of the Methodology

(1)Modulation photo-acoustique (1) Photo-acoustic modulation

(a) Le son est une vibration mécanique de l’air, générée par la variation de pression qui se propage dans l’air sous la forme d’ondes longitudinales qui sont créées par des déformations élastiques du fluide (air). Les déformations créent une modification de l’indice de réfraction de l’air et de la permittivité électrique.(a) Sound is a mechanical vibration of air, generated by pressure variation which propagates through the air in the form of longitudinal waves which are created by elastic deformations of the fluid (air). Deformations create a change in index of air refraction and electrical permittivity.

(b) L’intensité du son en 1 point est la quantité d’énergie qui passe à travers une unité d’aire normale à la direction de la propagation et est proportionnelle au carré de la fréquence et au carré de la fluctuation de l’amplitude de pression.(b) The intensity of sound at 1 point is the amount of energy which passes through a unit area normal to the direction of propagation and is proportional to the square of the frequency and the square of the fluctuation of the pressure amplitude.

(c) Les ondes acoustiques se diffractent comme les OEM.(c) Acoustic waves diffract like OEMs.

(d) Les ondes acoustiques se propagent selon la direction avec un vecteur d’onde et crée une modulation de la densité moléculaire de l’air(d) Acoustic waves propagate along the direction with a wave vector and creates a modulation of the molecular density of the air

(1) (1)

et donc une modulation de la permittivité électriqueand therefore a modulation of the electrical permittivity

(2) (2)

Avec (3) ; (4) ; (5) ; (6).With (3); (4); (5); (6).

(2)Propagation de OEM(onde électromagnétique mère)(2) Propagation of OEM (mother electromagnetic wave)

(a) On considère la propagation d’une OEM de vecteur d’onde (7).(a) We consider the propagation of a wave vector OEM (7).

L’équation de la vibration OEM est (8).The OEM vibration equation is (8).

(b) Cette onde se propage dans l’air, balaye la zone de propagation de l’onde acoustique et va être soumise à une modification de la permittivité et de l’indice de réfraction du milieu. est la fréquence de OEM dans (8).(b) This wave propagates in the air, sweeps the propagation zone of the acoustic wave and will be subject to a modification of the permittivity and the refractive index middle. is the frequency of OEM in (8).

(c) Ceci est équivalent à la création d’une phase dans l’équation de propagation de OEM (eq 8) et l’onde résultante est (9) avec un angle de diffraction par rapport à la direction initiale de l’onde.(c) This is equivalent to creating a phase in the OEM propagation equation (eq 8) and the resulting wave is (9) with a diffraction angle in relation to management initial of the wave.

Figure 1 : L’onde acoustique se propage suivant et OEM se propage selon la direction .Figure 1: The acoustic wave propagates following and OEM spreads according to direction .

(3)Détermination des paramètres d’interférence (3) Determination of interference parameters

On définit le coefficient de réflexion de OEM : (10).We define the reflection coefficient of OEM: (10).

Les polarisations de OEMOEM polarizations

11a) Polarisation perpendiculaire au plan d’incidence :11a) Polarization perpendicular to the plane of incidence:

(11a). (11a).

11b) Polarisation parallèle au plan d’incidence :11b) Polarization parallel to the plane of incidence:

(11b). (11b).

Les équations (10) et (11) donnent pour le coefficient de réflexion (équation 10) :Equations (10) and (11) give for the reflection coefficient (equation 10):

(12), (12),

avec (13a) et (13b).with (13a) and (13b).

La réflexion est maximale dans la direction donnée par (14), = longueur d’onde de l’OEM, = longueur d’onde de l’acoustique.The reflection is maximum in the direction given by (14), = OEM wavelength, = wavelength of acoustics.

Vitesse de l’OEM : 300 000 km/sOEM speed: 300,000 km/s

Vitesse de l’onde acoustique : 330 m/s.Speed of the acoustic wave: 330 m/s.

IVIV -- Méthodologie des Essais à faireMethodology of tests to be carried out

(1)Caractérisation de OEM émise et OEM reçue (1) Characterization of OEM issued and OEM received

: Antenne 1 émettrice de OEM (mère). : Antenna 1 transmitting from OEM (mother).

: Antenne 2 réceptrice de OEM (mère). : OEM 2 receiver antenna (mother).

On choisit une gamme de fréquence OEM (Radio FM, GPS, Radar,…) de 106à 1012Hz en la caractérisant par ses paramètres : fréquence, amplitude, …We choose an OEM frequency range (FM Radio, GPS, Radar, etc.) from 10 6 to 10 12 Hz by characterizing it by its parameters: frequency, amplitude, etc.

On analyse le signal reçu par l’antenne réceptrice (2) et on compare les caractéristiques de OEM émise et OEM reçue.The signal received by the receiving antenna (2) is analyzed and the characteristics of OEM transmitted and OEM received are compared.

On relève les paramètres atmosphériques (température, humidité, pression de l’air…) susceptibles de modifier l’indice de réfraction de l’air et la vitesse du son dans l’air.We note the atmospheric parameters (temperature, humidity, air pressure, etc.) likely to modify the refractive index of the air and the speed of sound in the air.

Dans le cas où la comparaison entre les données émettrices et réceptrices sont différentes et si on ne peut pas identifier la (les) source(s) extérieure(s) susceptible(s) de créer un parasitage et si nécessaire on équipe le système récepteur de filtres.In the case where the comparison between the transmitting and receiving data is different and if we cannot identify the external source(s) likely to create interference and if necessary we equip the receiving system with filters.

Ces mesures doivent être faites sur des fréquences qui couvrent la plage 106à 1012Hz et être enregistrées dans une base de données.These measurements must be made on frequencies covering the range 10 6 to 10 12 Hz and recorded in a database.

(2)Caractérisation des ondes acoustiques (2) Characterization of acoustic waves

Caractériser et mesurer l’influence de l’absorption atmosphérique sur les paramètres de l’onde acoustique : indice de réfraction, permittivité électrique, amplitude, et fluctuation de l’amplitude avec un relevé de températures, de l’humidité de l’air, pression atmosphérique, altitude, relief…Characterize and measure the influence of atmospheric absorption on the parameters of the acoustic wave: refraction index, electrical permittivity, amplitude, and fluctuation of the amplitude with a reading of temperatures, air humidity, atmospheric pressure, altitude, relief…

Mesurer et caractériser l’influence de la réflexion de l’onde par le sol (nature du terrain, végétation, relief, …) sur les paramètres de l’onde acoustique. Enregistrement dans une base de données.Measure and characterize the influence of the reflection of the wave by the ground (nature of the terrain, vegetation, relief, etc.) on the parameters of the acoustic wave. Recording in a database.

(3)Caractérisation de l’interférence OEM/onde acoustique (3) Characterization of OEM/acoustic wave interference

A partir de l’analyse du spectre d’interférence qui apparait dans l’analyse du spectre d’onde relevé sur l’antenne (2) réceptrice et de l’ensemble des paramètres listés et des formules de calcul établies dans l’étude précédente, on caractérise l’onde acoustique par ses caractéristiques (amplitude, longueur d’onde, vitesse, localisation).From the analysis of the interference spectrum which appears in the analysis of the wave spectrum recorded on the receiving antenna (2) and all the parameters listed and the calculation formulas established in the previous study , we characterize the acoustic wave by its characteristics (amplitude, wavelength, speed, location).

(4)Création d’un logiciel (4) Creation of software

Création d’un logiciel qui à partir des mesures précédentes (IV §1, §2, §3) et des bases de données enregistrées, va automatiquement analyser et caractériser le signal acoustique.Creation of software which, based on previous measurements (IV §1, §2, §3) and recorded databases, will automatically analyze and characterize the acoustic signal.

: Antenne réceptrice et onde acoustique intruse. : Receiving antenna and intruding acoustic wave.

Claims (10)

Procédé comprenant : Utilisation d’une onde sonore de fréquence générée par un objet volant à faible altitude et faible vitesse qui se propage dans une direction [Ox) avec un vecteur d’onde Q pour modifier la modulation de la densité moléculaire de l’air du milieu traversé.A method comprising: Using a frequency sound wave generated by a low altitude, low speed flying object which propagates in a direction [Ox) with a wave vector Q to modify the modulation of the molecular density of the air of the middle crossed. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la densité moléculaire de l’air du milieu traversé est modulée selon l’équation : .Method according to claim 1, in which the molecular density of the air in the medium passed through is modulated according to the equation: . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la modulation de la densité moléculaire de l’air induit la permittivité du milieu traversé selon la loi de Lorentz-Lorentz et entraine une modification de l’indice de réfraction de l’air.Method according to any one of the preceding claims, in which the modulation of the molecular density of the air induces the permittivity of the medium crossed according to the Lorentz-Lorentz law and leads to a modification of the refractive index of the air. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’indice de réfraction de l’air est modifié selon l’équation de modulation de la permittivité électrique suivante : , avec , , et .Method according to claim 3, in which the refractive index of the air is modified according to the following electric permittivity modulation equation: , with , , And . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant : générer une onde électromagnétique (OEM) qui balaie la zone crée par l’onde sonore, dans lequel la modification de l’indice de réfraction de l’air génère une modification de la fonction d’onde de l’OEM en générant une modification de la phase de l’OEM, et dans lequel l’OEM se propage avec un angle par rapport à la direction initiale.Method according to any one of the preceding claims, comprising: generating an electromagnetic wave (OEM) which sweeps the area created by the sound wave, in which the modification of the refractive index of the air generates a modification of the function wave of the OEM by generating a change in the phase of the OEM, and in which the OEM propagates with an angle relative to the initial direction. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’équation de propagation de l’OEM est , dans lequel est la fréquence de l’OEM, et dans lequel une phase est créée dans l’équation de propagation de l’OEM, l’onde résultante étant avec un angle de diffraction par rapport à la direction initiale de l’onde.A method according to claim 5, wherein the OEM propagation equation is , in which is the frequency of the OEM, and in which a phase is created in the propagation equation of the OEM, the resulting wave being with a diffraction angle in relation to management initial of the wave. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre : utiliser l’interférence d’une onde optique avec l’OEM pour détecter un objet volant.A method according to any preceding claim, further comprising: using interference of an optical wave with the OEM to detect a flying object. Procédé comprenant : utiliser l’interférence d’une onde optique avec une OEM pour détecter un objet volant.A method comprising: using interference of an optical wave with an OEM to detect a flying object. Système de détection d’objet, configuré pour utiliser l’une au moins parmi : (1) une onde électromagnétique (OEM) de type laser ou radar pour la détection d’un objet volant de type avion, et (2) une source acoustique pour la détection d’un objet de type sous-marin, comprenant un capteur récepteur configuré pour recevoir un signal, dans lequel le système est en outre configuré pour déterminer au moins un paramètre d’interférence comprenant un coefficient de réflexion de l’OEM , de polarisation perpendiculaire au plan d’incidence : et de polarisation parallèle au plan d’incidence : , le coefficient de réflexion étant déterminé selon l’équation : , et , dans lequel le système est en outre configuré pour caractériser les résultats de l’interférence et déterminer les caractéristiques de l’objet.Object detection system, configured to use at least one of: (1) a laser or radar type electromagnetic (OEM) wave for detecting an aircraft type flying object, and (2) an acoustic source for detecting an underwater type object, comprising a receiver sensor configured to receive a signal, wherein the system is further configured to determine at least one interference parameter including a reflection coefficient of the OEM , of polarization perpendicular to the plane of incidence: and polarization parallel to the plane of incidence: , the reflection coefficient being determined according to the equation: , And , wherein the system is further configured to characterize the results of the interference and determine the characteristics of the object. Système selon la revendication 9, configuré pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.System according to claim 9, configured for the implementation of a method according to any one of claims 1 to 8.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9857466B1 (en) * 2014-08-19 2018-01-02 Dan Slater Electrosound camera

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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